專利名稱：發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件。特別是涉及構(gòu)成簡單、制造容易，且構(gòu)成低耗電量的大畫面顯示器的單位像素的發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
近年來，作為大型平板顯示器，液晶顯示器和等離子顯示器正被廣泛使用，但是需要進一步開發(fā)出高圖像質(zhì)量、高效率的顯示器。作為這種顯示器的替代，包括場致發(fā)光顯示器(ELD)和場致發(fā)射顯示器(FED)。在非專利文獻1中，關(guān)于ELD，大體作了如下記載。前者的基本結(jié)構(gòu)是，通過絕緣層向在作為發(fā)光層的熒光體施加電場，已知的有分散型和薄膜型。分散型具有如下結(jié)構(gòu)使添加了雜質(zhì)Cu等的ZnS粒子在有機物粘合劑中分散，在其上形成絕緣層，并通過上下電極來夾住。雜質(zhì)在熒光體粒子中形成pn結(jié)，如果施加電場，通過在粘接面上產(chǎn)生的高電場而放出的電子就被加速，和空穴再次結(jié)合，從而發(fā)光。后者具有作為發(fā)光層的摻雜了Mn的ZnS等熒光體薄膜經(jīng)由絕緣體層而配置電極的結(jié)構(gòu)。由于存在絕緣體層，則可以在發(fā)光層中施加高電場，由于電場被加速的放出電子激發(fā)發(fā)光中心而發(fā)光。另一方面，F(xiàn)ED是在真空容器中具有電子放出元件和與其相對的熒光體形成的結(jié)構(gòu)，通過電子放出元件在真空中將放出的電子加速后，照射到熒光體層上，由此使之發(fā)光。
任何一種裝置都是以放出電子作為發(fā)光的開始，所以低電壓、高效率地放出電子的技術(shù)很重要。作為這種技術(shù)，通過鐵電體的極化反轉(zhuǎn)(polarization reversal)放出電子正在被關(guān)注。例如，在下述非專利文獻2中，如圖20所示，提出了在真空容器36中，通過柵極35使一面設(shè)置有平面電極32和另一面設(shè)置有格子狀電極33的PZT陶瓷31與鉑電極34相對，通過在電極之間施加脈沖電壓，放出電子。37是排氣口。根據(jù)該方案記載有以下內(nèi)容容器內(nèi)的壓力為1.33Pa(10-2Torr)，在大氣壓下沒有放電。
下述專利文獻1和下述專利文獻2中記載有在真空容器中，將通過鐵電體的極化反轉(zhuǎn)所放出的電子被加速，使熒光體層發(fā)光，或者使用該發(fā)光的顯示器?；窘Y(jié)構(gòu)是通過以具有熒光體層的電極來代替非專利文獻2的鉑電極，使熒光體層發(fā)光。
另一方面，在非真空中使用由鐵電體的極化反轉(zhuǎn)放出電子的發(fā)光元件例如在下述專利文獻3中作為電發(fā)光面光源元件被公開。如圖2所示，該元件是在基板45上依次形成下部電極42、鐵電體薄膜41、上部電極43、載流子倍增層48、發(fā)光層44、透明電極46，其中上部電極具有開口部47。通過使下部電極和上部電極之間的施加電壓脈沖反轉(zhuǎn)，電子從上部電極的開口部放出到載流子倍增層，再通過施加到透明電極的正電壓加速，一邊將電子倍增一邊到達(dá)發(fā)光層而發(fā)光。還記載有載流子倍增層由介電常數(shù)較低、且具有不吸收發(fā)光層放出的發(fā)光波長的頻帶間隙的半導(dǎo)體構(gòu)成。該元件可以認(rèn)為是一種ELD。另外，在專利文獻4中，還公開了用內(nèi)外絕緣層夾持由濺射所形成的熒光體而構(gòu)成的發(fā)光層，并施加脈沖電壓，在該結(jié)構(gòu)中，一側(cè)的絕緣體由鐵電體薄膜構(gòu)成。
專利文獻1特開平07-64490號公報專利文獻2美國專利第5453661號說明書專利文獻3特開平06-283269號公報專利文獻4特開平08-083686號公報非專利文獻1松本正一編著，“電子顯示器”、Ohmsha公司，平成7年7月7日，P.113-125
非專利文獻2Jun-ichi Asano et al，“Field-Exited Electron EmissionfromFerroelectric Ceramic in Vacuum’Japanese Journal of AppliedPhysics Vol.31 Partl p.3098-3101，Sep/1992在前述現(xiàn)有技術(shù)中，對于必須為真空狀態(tài)的情況，其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且極難作成大畫面的問題。例如，場致發(fā)射顯示器(FED)可以期待有高的發(fā)光效率，但是必須具有保持用于放出電子射線的高真空度的空間的真空容器。為此，顯示器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，并認(rèn)為大畫面結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)是困難的。對于FED，還不存在制品化的FED。
另外，對于不需要真空容器的情況，有等離子顯示器。等離子顯示器通過將放電能暫時轉(zhuǎn)變?yōu)樽贤夤饽埽撟贤夤饧ぐl(fā)熒光體，從而發(fā)光。在激發(fā)熒光體的過程中，該紫外線光較多地被熒光體以外的部件吸收，因此，難以提高發(fā)光效率，具有作為大畫面顯示器時，耗電量大的問題。
另外，在同樣不需要真空容器的顯示器中，包括EL，但是無機EL在發(fā)光效率和色彩再現(xiàn)性等方面有問題，有機EL由于使用了在液晶顯示器等的制造中使用的薄膜形成工藝，所以具有設(shè)備變得大型的問題。此外，難以形成大畫面，尚未知道有被產(chǎn)品化的顯示器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)光元件是包含含有熒光體的發(fā)光體層、和至少2個電極的發(fā)光元件，其特征在于前述發(fā)光元件包含具有不同介電常數(shù)的至少2種電絕緣體層，前述電絕緣體層中的之一是前述發(fā)光體層，前述2個電極中的任一個電極以為與前述絕緣體層的任一相接觸的方式形成。
本發(fā)明的發(fā)光原理是在至少2個電極之間引起絕緣擊穿，并產(chǎn)生一次電子(e-)，一次電子(e-)沖撞到熒光體層的熒光體粒子而產(chǎn)生沿表面放電，進一步大量產(chǎn)生二次電子(e-)，由此雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子被激發(fā)，由此發(fā)光。


圖1是本發(fā)明的實施方案1的發(fā)光元件的剖視圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的實施方案1的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的實施方案1的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的實施方案1的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的實施方案1的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖6是將本發(fā)明的實施方案1的多孔發(fā)光層的剖面放大的示意圖。
圖7是本發(fā)明的實施方案2的發(fā)光元件的剖視圖。
圖8是本發(fā)明的實施方案3的發(fā)光元件的剖視圖。
圖9是本發(fā)明的實施方案4的發(fā)光元件的剖視圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的實施方案4的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的實施方案4的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的實施方案4的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的實施方案4的發(fā)光元件的制造工序的圖。
圖14是將本發(fā)明的實施方案5的多孔發(fā)光層的剖面放大的示意圖。
圖15是將本發(fā)明的實施方案5的多孔發(fā)光層的剖面放大的示意圖。
圖16是本發(fā)明的實施方案6的發(fā)光元件的分解透視圖。
圖17是表示本發(fā)明的實施方案1的發(fā)光作用機能的說明圖。
圖18是本發(fā)明的實施方案7的發(fā)光元件的剖視圖。
圖19是本發(fā)明的實施方案8的發(fā)光元件的剖視圖。
圖20是非專利文獻2的以往的一例的發(fā)光元件的剖視圖。
圖21是專利文獻3的以往的一例的發(fā)光元件的剖視圖。
圖22是本發(fā)明的實施方案9的發(fā)光元件的剖視圖。
圖23是本發(fā)明的實施方案10的發(fā)光元件的剖視圖。
圖24是本發(fā)明的實施方案11的發(fā)光元件的剖視圖。
圖25是本發(fā)明的實施方案12的發(fā)光元件的剖視圖。
圖26是本發(fā)明的實施方案13的發(fā)光元件的剖視圖。
圖27是本發(fā)明的實施方案14的發(fā)光元件的剖視圖。
圖28是本發(fā)明的實施方案15的發(fā)光元件的剖視圖。
圖29是本發(fā)明的實施方案16的發(fā)光元件的剖視圖。
圖30A-F是用于說明圖29所示的發(fā)光元件的制造方法的工藝剖視圖。
圖31是本發(fā)明的實施方案17的發(fā)光元件的剖視圖。
圖32A-G是用于說明圖31所示的發(fā)光元件的制造方法的工藝剖視圖。
圖33是本發(fā)明的實施方案18的發(fā)光元件的剖視圖。
圖34A-C是用于說明圖33所示的發(fā)光元件的制造方法的工藝剖視圖。
圖35是本發(fā)明的實施方案19的發(fā)光元件的剖視圖。
圖36A-D是用于說明圖35所示的發(fā)光元件的制造方法的工藝剖視圖。
圖37A-C是用于說明本發(fā)明的實施方案20的電子放出體的制造方法的工藝剖視圖。
圖38是構(gòu)成本發(fā)明的實施方案21的發(fā)光元件的多孔發(fā)光體的剖視圖。
圖39是構(gòu)成本發(fā)明的實施方案21的發(fā)光元件的多孔發(fā)光體的剖視圖。
圖40是構(gòu)成本發(fā)明的實施方案21的發(fā)光元件的多孔發(fā)光體的剖視圖。
圖41是構(gòu)成本發(fā)明的實施方案21的發(fā)光元件的多孔發(fā)光體的剖面的示意圖。
圖42是構(gòu)成本發(fā)明的實施方案21的發(fā)光元件的多孔發(fā)光體的剖面的示意圖。
圖43是本發(fā)明的實施方案22的場致發(fā)射顯示器的主要部分的分解透視圖。
圖44是本發(fā)明的實施方案22的發(fā)光元件陣列的剖視圖。
圖45A-C是本發(fā)明的實施方案23的發(fā)光元件的陣列的剖視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)光元件從背面?zhèn)乳_始至少含有第一電極、介電體層、多孔發(fā)光層和第二電極，在前述多孔發(fā)光層和電極之間設(shè)置有間隙。由此，如果在第一電極和第二電極之間施加交流電場，則可以在前述間隙中引起氣體的絕緣擊穿，促進一次電子的產(chǎn)生。通過該一次電子在電極之間的多孔發(fā)光層中產(chǎn)生沿表面放電，放出二次電子和紫外線。所放出的二次電子和紫外線激發(fā)多孔發(fā)光層的發(fā)光中心，從而發(fā)光。
前述間隙可以是任意的間隙，優(yōu)選在1μm～300μm的范圍內(nèi)設(shè)置。小于1μm時，可具有能難以控制間隙的傾向，如果超過300μm，則具有難以產(chǎn)生絕緣擊穿的傾向。通常的是，在大氣中的空氣的絕緣擊穿為3kV/mm，必須施加300V或以上(在100μm的間隙下)的電場。如果在減壓下，則可以在300V或以下產(chǎn)生絕緣擊穿，但是如果施加高電壓則會在元件結(jié)構(gòu)的各位置中產(chǎn)生損壞。因此，為了施加不會產(chǎn)生損壞的電壓，前述間隙的范圍是優(yōu)選的。前述間隙更優(yōu)選為10μm～100μm。
本發(fā)明的發(fā)光元件是由在多孔發(fā)光層中的沿表面放電而引起發(fā)光的，在形成多孔發(fā)光層時，不需要薄膜形成工藝、真空系統(tǒng)、載流子倍增層等，所以結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。另外，發(fā)光效率良好，在制造大型顯示器時，耗電量較少。此外，本發(fā)明的發(fā)光元件可以在多孔發(fā)光層間設(shè)置放電分離機構(gòu)，由此可以避免發(fā)光時的交叉干擾。這里，所述的交叉干擾是指某一像素和鄰近的像素之間的發(fā)光會相互影響而降低發(fā)光效率的現(xiàn)象。
本發(fā)明的放電分離機構(gòu)特別優(yōu)選設(shè)置隔壁和/或空隙等。分離前述多孔發(fā)光層的隔壁優(yōu)選為厚度80～300μm的電絕緣體。
形成隔壁時，優(yōu)選用無機材料形成。作為無機材料，可以使用玻璃、陶瓷、介電體等。作為介電體包括Y2O3、Li2O、MgO、CaO、BaO、SrO、Al2O3、SiO2、MgTiO3、CaTiO3、BaTiO3、SrTiO3、ZrO2、TiO2、B2O3、PbTiO3、PbZrO3、PbZrTiO3(PZT)等。
在形成空隙作為前述放電分離機構(gòu)時，空隙間距優(yōu)選為80～300μm。
前述多孔發(fā)光層和第二電極之間的間隙通過肋條(rib)在厚度方向隔開。這是由于肋條的壁面容易引起絕緣擊穿所產(chǎn)生的電子。肋條的材料優(yōu)選從與隔壁相同的材料中選擇。肋條和隔壁的表面優(yōu)選盡可能是平滑面。如果是平滑面，則產(chǎn)生的電子傳導(dǎo)給肋條，容易跳躍(hopping)，可以提高多孔發(fā)光層的發(fā)光效果。
前述發(fā)光元件內(nèi)的氣氛優(yōu)選為選自大氣、氧氣、氮氣和稀有氣體中的至少1種。
前述發(fā)光元件的氣氛優(yōu)選含有選自經(jīng)減壓的前述氣體中的至少一種。
前述多孔發(fā)光層優(yōu)選至少發(fā)出紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)光。
前述多孔發(fā)光層優(yōu)選由在表面具有絕緣層的熒光體粒子形成。
前述多孔發(fā)光層優(yōu)選由熒光體粒子和絕緣性纖維形成。
前述多孔發(fā)光層優(yōu)選由在表面具有絕緣層的熒光體粒子和絕緣性纖維形成。
前述多孔發(fā)光層的表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％。多孔發(fā)光層中(熒光體粒子和空隙的集合體)，由于使電子跳躍，所以必須使各個熒光體粒子之間的空隙比電子的平均自由程更短，通過使孔隙率在前述范圍，不會阻礙電子跳躍。
前述第一或第二電極優(yōu)選為尋址電極或顯示電極。
優(yōu)選前述第二電極是透明電極，且配置在觀察面一側(cè)。
本發(fā)明的發(fā)光元件是含有介電體層、多孔發(fā)光體層、一對電極、其它電極的發(fā)光元件，前述多孔發(fā)光體層含有無機熒光體粒子，前述一對電極以向前述介電體層的至少一部分施加電場的方式配置，且前述其它電極以向在該其它電極和前述一對電極的至少一個電極之間、向前述多孔發(fā)光體層的一部分施加電壓的方式配置。也就是，例如是3端子發(fā)光元件等多端子發(fā)光元件。由于是如上構(gòu)成，所以在一對電極之間施加極化反轉(zhuǎn)的電場，首先可以通過極化反轉(zhuǎn)從介電體層放出一次電子。之后，在其它電極和一對電極的至少一個電極之間，施加交變電場，放出的一次電子在多孔發(fā)光體層中雪崩式地引起沿表面放電而產(chǎn)生二次電子。最后，大量產(chǎn)生的二次電子激發(fā)發(fā)光中心，前述多孔發(fā)光體層發(fā)光。
前述的一對電極可以配置在介電體層上。在前述一對電極中，可以是一個電極配置在介電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上，另一個配置在介電體層上。另外，前述其它電極可以配置在多孔發(fā)光體層上。另外，前述一對電極可以以夾住介電體層和多孔發(fā)光體層的邊界的方式形成。另外，前述一對電極也可以都被形成在介電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上。此外，前述一對電極中，一個電極可以被形成在介電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上，另一個電極被形成在介電體層上。
前述多孔發(fā)光體層可以由連接到前述多孔發(fā)光體層表面的連續(xù)的細(xì)孔、被填充到前述細(xì)孔中的氣體和熒光體粒子構(gòu)成。被填充到前述細(xì)孔中的氣體可以是選自大氣、氧氣、氮氣和惰性氣體中的至少一種氣體或選擇減壓氣體中的至少一種氣體。
前述介電體層可以由介電體的燒結(jié)體構(gòu)成。另外，前述介電體層可以由介電體粒子和粘合劑構(gòu)成?；蛘撸笆鼋殡婓w層也可以用薄膜形成。另外，前述多孔發(fā)光體層可以通過熒光體粒子和該熒光體粒子表面的絕緣層形成。另外，前述多孔發(fā)光體層可以通過熒光體粒子和絕緣性纖維構(gòu)成。另外，前述多孔發(fā)光體層也可以通過熒光體粒子、該熒光體粒子表面的絕緣層和絕緣性纖維構(gòu)成。
通過施加用于對前述一對電極極化反轉(zhuǎn)的電場，從介電體層放出一次電子，放出的一次電子在多孔發(fā)光體層中，雪崩式地引起沿表面放電，產(chǎn)生二次電子，通過前述沿表面放電所產(chǎn)生的大量二次電子沖撞到熒光體粒子，前述多孔發(fā)光體層發(fā)光，所以是優(yōu)選的。前述發(fā)光是在選自大氣、氧氣、氮氣和惰性氣氛以及減壓氣體中的至少一種氣體氣氛中進行的。另外，優(yōu)選在前述一對電極之間施加極化反轉(zhuǎn)的電場后，在其它電極和前述一對電極的至少一個電極之間施加交變電場。
本發(fā)明的發(fā)光元件是含有多孔發(fā)光體的發(fā)光元件，由含有絕緣性熒光體粒子的多孔發(fā)光體形成，其構(gòu)成是在前述多孔發(fā)光體上施加大于等于規(guī)定的電場，以使電荷移動。
另外，本發(fā)明的發(fā)光元件是含有電子放出體、多孔發(fā)光體和一對電極的發(fā)光元件，多孔發(fā)光體含有無機熒光體粒子，且多孔發(fā)光體被配置成與電子放出體相鄰接，以使多孔發(fā)光體被從電子放出體產(chǎn)生的電子照射，一對電極以向前述多孔發(fā)光體的至少一部分施加電場的方式設(shè)置。
如上所述，通過電子放出體放出電子，在前述一對電極之間施加交變電場，使放出的電子在多孔發(fā)光體層中雪崩式地產(chǎn)生沿表面放電。其結(jié)果是，通過放出的電子激發(fā)發(fā)光中心而使前述多孔發(fā)光體發(fā)光。另外，也可以使用直流電場代替前述交變電場。
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方案進行說明。
(實施方案1)參照圖1～圖6進行說明。在該例子中，發(fā)光元件是由多個多孔發(fā)光體層的集合體形成，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一個面上配置第二電極，在前述多個多孔發(fā)光層之間具有放電分離機構(gòu)。特別是，在發(fā)光元件中，多個發(fā)光體層中的一部分多孔發(fā)光層共有介電體層，放電分離機構(gòu)通過隔壁形成。
圖1是本發(fā)明的實施方案中的發(fā)光元件的剖視圖，圖2～圖6是說明本實施方案的發(fā)光元件的制造工序的圖。在這些圖中，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光層，3是熒光體粒子，4是絕緣層，5是基板，6是第一電極(背面電極)，7是第二電極(觀察面電極)，8是透光性基板，9是間隙(氣體層)，10是介電體層，11是隔壁。
如圖2所示，在厚度0.3～1.0mm的介電體10的燒結(jié)體的一面上，燒結(jié)Ag糊，使厚度達(dá)到30μm，將第一電極形成為規(guī)定形狀。接著，如圖3所示，在玻璃或陶瓷制的基板5上，粘接圖2所示的形成了電極的介電體層。
在本實施方案中，使用BaTiO3作為介電體，使用SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3、PZT(PbZrTiO3)、PbTiO3等介電體，也可以得到同樣的效果?；蛘呤褂肁l2O3、MgO、ZrO2等介電體也可以得到同樣的效果，但是和介電常數(shù)較大的前述介電體相比，發(fā)光強度變?nèi)?。這可以通過使介電體層的厚度較薄來進行改善。
另外，在介電體層上也可以通過濺射、CVD、蒸鍍等分子堆積法或者溶膠-凝膠法法等薄膜形成方法形成介電體層。使用燒結(jié)體作為介電體層時，其可以同時用作基板5。介電體層的厚度在使用燒結(jié)體的情形以及使用厚膜形成法形成的情形中發(fā)生相當(dāng)大的改變。但是，實際上電容特性是必須的，通過與介電常數(shù)的關(guān)系進行調(diào)節(jié)。
接著，如圖4所示，在介電體層10上，通過絲網(wǎng)印刷以規(guī)定形狀形成多個多孔發(fā)光層2。
如圖6所示，多孔發(fā)光層2根據(jù)下述要領(lǐng)準(zhǔn)備熒光體粒子3，該粒子的表面被MgO等金屬氧化物形成的絕緣層4覆蓋。
作為熒光體粒子3可以使用平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))，Zn2SiO4:Mn2+(綠)，YBO3:Eu3+(紅)等無機化合物。在其表面形成由MgO形成的絕緣層4的方法對任意的熒光體粒子都是通用的，具體地，在Mg前體螯合物溶液中加入熒光體粒子3，經(jīng)過長時間攪拌，然后取出熒光體粒子、并干燥后，在大氣中，于400～600℃下進行熱處理，由此在熒光體粒子3的表面形成MgO的均勻涂布層，也就是絕緣層4。
在本實施方案中，相對于50重量％的上述具有絕緣層4的熒光體粒子，混合45重量％萜品醇(α-萜品醇)、5重量％乙基纖維素而形成糊料，對于每個熒光體分別制備該糊料，如圖4所示，使用該糊料絲網(wǎng)印刷為規(guī)定形狀后，干燥并重復(fù)幾次該操作，由此將印刷的多孔發(fā)光層的厚度調(diào)節(jié)為80～100μm。
另外，對于從多孔發(fā)光層發(fā)光，如圖4所示，一般的方法是為了得到紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的發(fā)光，分別將多孔發(fā)光層按照各種發(fā)光顏色依次以規(guī)定的圖案(例如，條紋狀)印刷，形成規(guī)則排列的多孔發(fā)光層，也可以形成得到發(fā)白色光的發(fā)光層，之后通過濾色器，進行顏色分離，由此得到所希望的發(fā)光顏色。
如上所述，印刷有多孔發(fā)光層的基板5最后在N2氣氛中，在400～600℃下，進行2～5小時的熱處理，形成約50～80μm厚的多孔發(fā)光層2的集合體。
另外，前述糊料是在熒光體粒子中加入有機粘合劑或有機溶劑而得到的，使用在熒光體粒子中加入了膠體二氧化硅水溶液得到的糊料，也可以得到同樣的效果。
圖6是將本實施方案中的多孔發(fā)光層2的剖面放大的示意圖，由MgO形成的絕緣層4均勻覆蓋的熒光體粒子3被實施熱處理，其結(jié)果顯示，各粒子以相互接觸的狀態(tài)形成多孔發(fā)光層。
在本實施方案中，熱處理溫度被較低地設(shè)定，所以多孔發(fā)光層的孔隙率變大，其表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％的范圍。如果孔隙率變得非常大，且達(dá)到為100％稀疏的狀態(tài)，則成為發(fā)光效率降低，或者成為多孔發(fā)光層內(nèi)部產(chǎn)生空氣放電的原因，所以不優(yōu)選。反之，如果孔隙率小于10％，則阻礙沿表面放電的產(chǎn)生。順便提一下，沿表面放電在氣體(此時為空隙)和絕緣體固體(熒光體粒子)的界面產(chǎn)生，如果表觀孔隙率小，空隙消失，難以產(chǎn)生沿表面放電。反之，如果表觀孔隙率變大，則如前所述，電子的平均自由程變大，所以沿表面放電難以產(chǎn)生)，表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％的范圍時，據(jù)推定，熒光體粒子近似于點接觸的狀態(tài)，以至于粒子之間呈現(xiàn)三維鄰近。
接著，在由多孔發(fā)光層2形成的集合體中，在多孔發(fā)光層的邊界絲網(wǎng)印刷玻璃糊，并使之干燥，重復(fù)該操作幾次，然后在600℃下進行熱處理，如圖5所示，形成約80～300μm的隔壁11。在本發(fā)明的實施方案中，隔壁11在形成多孔發(fā)光層之后形成的。但是也可以先形成隔壁。另外，隔壁11也可以使用含有陶瓷粒子的玻璃糊和樹脂形成。具體地，在前者的方法中，相對于50重量％的陶瓷和玻璃(重量比1∶1)的混合粒子，加入50重量％的α-萜品醇，將混煉后的糊料絲網(wǎng)印刷為規(guī)定圖案后，使之干燥，重復(fù)該操作，將印刷的厚度調(diào)節(jié)為約100～350μm，在N2氣氛中，在400～600℃下，熱處理2～5小時，由此可以形成約80～300μm厚的隔壁11。在后者的方法中，通過以下方法進行使用熱固化性樹脂形成隔壁，主要成分可以使用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、異氰酸酯樹脂，可以通過將它們中的一種絲網(wǎng)印刷到多孔發(fā)光層的空隙中。
如上所述，形成隔壁11后，通過用預(yù)先形成的玻璃板等透光性基板8覆蓋多孔發(fā)光層的整個集合體，以使由ITO(銦-錫氧化物合金)形成的第二電極7位于朝向多孔發(fā)光層的位置，則可以得到如圖1所示的本實施方案的發(fā)光元件1。此時，使用膠體二氧化硅、水玻璃或樹脂等將透光性基板8貼合到隔壁11上，以便于在多孔發(fā)光層2和第二電極7之間，產(chǎn)生微小的空隙。多孔發(fā)光層2和第二電極7的間隙9的垂直方向的寬度適宜的是30～250μm的范圍，特別優(yōu)選為40～220μm的范圍。如超過上述范圍，則必須施加高電壓，氣體絕緣擊穿導(dǎo)致一次電子的產(chǎn)生，基于經(jīng)濟性和可靠性等理由，不優(yōu)選。另外，間隔也可以小于上述范圍，但是為了均勻、沒有遺漏地地遍布多孔發(fā)光層而進行發(fā)光，優(yōu)選具有多孔發(fā)光層不和第二電極接觸的間隔。
另外，也可以使用施加了銅配線的透光性基板代替由ITO形成的透光性基板8作為第二電極。銅配線被形成為微細(xì)的網(wǎng)狀，開口率(不進行配線的部分相對整體的比例)為90％，光的透過幾乎不比具有ITO膜的透光性基板差。另外，銅和ITO相比較，由于銅的電阻相當(dāng)?shù)?，大大有助于提高發(fā)光效率，所以是合適的。另外，作為進行細(xì)微的網(wǎng)狀配線的金屬，除了銅以外，還可以使用金、銀、鉑和鋁。但是，在使用銅和鋁時，有可能會氧化，所以必須進行耐氧化處理。
如上所述，在本實施方案中，可以制造一種由多個多孔發(fā)光層的集合體形成的發(fā)光元件，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一面上配置第二電極，其中在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)；特別是，在前述多個多孔發(fā)光層之間，作為放電分離機構(gòu)，形成隔壁，前述介電體層被形成在前述多個多孔發(fā)光層的一部分上，以使介電體層被多個多孔發(fā)光層中的一部分共有。
在本實施方案中，通過由MgO形成的絕緣層4覆蓋熒光體粒子3的表面。由此，可以使MgO的電阻率較高(109Ω·cm或以上)、更有效地產(chǎn)生沿表面放電。在絕緣層的電阻率較低時，難以產(chǎn)生沿表面放電，有時可能會短路，所以不優(yōu)選。根據(jù)該理由，優(yōu)選由電阻率高的絕緣性金屬氧化物覆蓋。當(dāng)然，在所使用的熒光體粒子本身的電阻率高時，即使不用絕緣性金屬氧化物覆蓋，也容易產(chǎn)生沿表面放電。作為絕緣層，除了使用上述MgO以外，還可以使用選自Y2O3、Li2O、CaO、BaO、SrO、Al2O3、SiO2、ZrO2中的至少1種。這些氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能ΔGf0非常小(例如，在室溫下為-100kcal/mol或以下)，是穩(wěn)定的物質(zhì)。另外，這些絕緣層是電阻率高、容易放電、難以被還原的物質(zhì)，所以在放電時，絕緣層作為抑制熒光體粒子的還原以及紫外線劣化的保護膜也是優(yōu)異的，其結(jié)果是，熒光體的耐久性也變高，是合適的。
另外，在絕緣層的形成中，除了上述溶膠-凝膠法法以外，還可以使用化學(xué)吸附法或CVD法、濺射法、蒸鍍法、激光法、剪切應(yīng)力法等物理吸附法。優(yōu)選絕緣層是均質(zhì)、均勻、且沒有剝離的，在形成絕緣層時，非常重要的是，必須將熒光體粒子浸漬到醋酸、草酸、檸檬酸等弱酸溶液中，洗滌粘附在表面的雜質(zhì)。
此外，在形成絕緣層前，優(yōu)選將熒光體的粒子在氮氣氛中，200～500℃下，進行1～5小時左右的前處理。這是因為，通常的熒光體粒子含有大量的吸附水或結(jié)晶水，如果以這種狀態(tài)形成絕緣層，則會降低亮度或給發(fā)光光譜的偏移等壽命性質(zhì)帶來不好的影響。用弱酸性溶液洗滌熒光體粒子時，在洗滌后充分地水洗，再進行上述前處理。
另外，在形成多孔發(fā)光層的熱處理工序中應(yīng)當(dāng)注意的是，熱處理溫度和氣氛。在本實施方案中，由于在氮氣氛中、于450～1200℃的溫度范圍內(nèi)進行熱處理，所以不會改變熒光體中所添加的稀土原子的價數(shù)。但是，在比該溫度范圍更高的溫度下進行熱處理時，必須注意可能會改變稀土原子的價數(shù)或產(chǎn)生由絕緣層和熒光體形成的固溶體。
另外，也必須注意熱處理溫度上升的同時，多孔發(fā)光層的表觀孔隙率變小，如果由此進行判斷，最佳的熱處理溫度優(yōu)選為450～1200℃。對于熱處理氣氛，優(yōu)選上述不會影響向熒光體粒子中添加的稀土原子的價數(shù)的氣氛。
絕緣層的厚度在本實施方案中為0.1～2.0μm左右，可以考慮熒光體粒子的平均粒徑和有效產(chǎn)生沿表面放電再決定厚度。另外，如果熒光體的平均粒徑為亞微米級，則可以較薄地覆蓋。如果絕緣層變厚，則發(fā)光光譜偏移，產(chǎn)生亮度降低等，因此不優(yōu)選。反之，如果絕緣層變薄，可以推定稍微難以產(chǎn)生沿表面放電。因此，熒光體粒子的平均粒徑和絕緣層的厚度關(guān)系優(yōu)選的是，相對于前者為1，后者為1/10～1/500的范圍。
接著，參照圖1和圖17對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。
如圖1所示，為了驅(qū)動發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。在電極6，7之間，介電體層10、多孔發(fā)光層2、間隙(氣體層)在厚度方向呈直列狀地存在。因此，所施加的電場與各電容的倒數(shù)成比例，集中在間隙9中。因此，間隙9中，產(chǎn)生氣體的絕緣擊穿，產(chǎn)生圖17所示的一次電子(e-)24。一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4，產(chǎn)生沿表面放電，進而大量產(chǎn)生二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，激發(fā)熒光體粒子3而發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，結(jié)果產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或?qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，一次電子、二次電子以及紫外線的放出變得非常劇烈，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線所引起的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，在多孔發(fā)光層的厚度方向，施加約0.72～1.5kV/mm的電場(頻率1kHz)使熒光體粒子3發(fā)光，之后，通過施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場(頻率1Hz)，使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線的產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣體中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
根據(jù)根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是在多孔發(fā)光層中通過沿表面放電而發(fā)光，所以可以不使用現(xiàn)有的發(fā)光元件制造時的形成薄膜的方法，不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。而且，可以提供發(fā)光效率良好，用于大型顯示器時的耗電量比較小的發(fā)光元件。在本實施方案中，通過在多孔發(fā)光層的邊界上設(shè)置隔壁作為放電分離機構(gòu)，由此以比較簡單的方法就可以避免發(fā)光時的干擾。
(實施方案2)參照圖7進行說明。該例子是由多個多孔發(fā)光層的集合體形成的發(fā)光元件，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一個面上配置第二電極，其中，在前述多個多孔發(fā)光層之間具有放電分離機構(gòu)，特別是，放電分離機構(gòu)為隔壁。圖7是本發(fā)明的實施方案中的發(fā)光元件的剖視圖，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光層，3是熒光體粒子，4是絕緣層，5是基板，6是第一電極(背面電極)，7是第二電極(觀察面一側(cè)電極)，8是透光性基板，9是間隙(氣體層)，10是介電體層，11是隔壁。
在前述實施方案1中，如圖1所示，在多孔發(fā)光層之下所形成的介電體層10和第一電極6由多個多孔發(fā)光層所共有，但是介電體層和第一電極也可以在多個多孔發(fā)光層上分別形成。本實施方案的發(fā)光元件是如下所述構(gòu)成的，其剖面結(jié)構(gòu)如圖7所示。
本實施方案中的發(fā)光元件可以通過與實施方案1同樣的制造方法制造。實際上，多孔發(fā)光層形成為規(guī)定的圖案形狀，并與所配置的位置相吻合，首先，燒結(jié)Ag糊，形成第一電極6，在其上通過厚膜法等形成介電體層后，可以通過絲網(wǎng)印刷形成多孔發(fā)光層。然后，如果與實施方案1同樣地形成隔壁后，最后配置具有第二電極的透光性基板8，則可以制造圖7所示的本實施方案的發(fā)光元件。
接著，參照圖7說明該發(fā)光元件1的發(fā)光作用。如圖7所示，為了驅(qū)動發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。通過施加交流電場，間隙9中產(chǎn)生氣體絕緣擊穿，與此同時，產(chǎn)生電子，在多孔發(fā)光層中注入電荷，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎ驅(qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使由沿表面放電產(chǎn)生的電子或紫外線的放出更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，相對于多孔發(fā)光層的厚度，施加約0.72～1.5kV/mm的電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，可以使沿表面放電繼續(xù)，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線的產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中以及減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是在多孔發(fā)光層中通過沿表面放電而發(fā)光，所以可以不使用現(xiàn)有的發(fā)光元件制造時的形成薄膜的方法，不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。而且，可以提供發(fā)光效率良好，用于大型顯示器時的耗電量比較小的發(fā)光元件。在本實施方案中，通過在多孔發(fā)光層的邊界設(shè)置隔壁作為放電分離機構(gòu)，由此通過比較簡單的方法就可以避免發(fā)光時的干擾。
(實施方案3)參照圖8對本實施方案的發(fā)光元件進行說明。該元件是由多個多孔發(fā)光層的集合體形成的發(fā)光元件，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一個面上配置第二電極，其中，在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)，放電分離機構(gòu)是具有導(dǎo)電性的隔壁。
圖8是本發(fā)明的實施方案中的發(fā)光元件的剖視圖，在圖中，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光層，3是熒光體粒子，4是絕緣層，5是基板，6是第一電極(背面電極)，7是第二電極(觀察面一側(cè)電極)，8是透光性基板，9是間隙(氣體層)，10是介電體層，11是隔壁。
如上所述，在本實施方案中，使用靜電屏蔽且對沿表面放電的延長具有效果的導(dǎo)電性的隔壁11作為放電分離裝置。這樣的導(dǎo)電性隔壁可以通過各種金屬析出物或堆積物形成，作為它的一個例子，就使用化學(xué)鎳鍍覆形成的方法進行說明。
具體的發(fā)光元件的制造方法如下進行。首先，在陶瓷制的基板5的表面上，除去形成隔壁的位置，在這以外的位置上通過絲網(wǎng)印刷形成保護膜。然后，將基板5在由氯化錫和氯化鈀形成的溶液中浸漬。這種處理稱作催化/敏化處理，包括前后處理，可以通過市售的處理劑容易地進行。
如果在處理后剝離保護膜，只在形成隔壁的位置粘附鈀微粒。將這樣處理后的陶瓷制基板5浸漬到以硫酸鎳和次亞磷酸鈉為主成分的溶液(pH4～6)中，在90℃左右的溫度下，析出80～300μm厚的金屬鎳，在基板5表面可以形成規(guī)定形狀的隔壁11。如上所述，可以得到形成有導(dǎo)電性隔壁11的陶瓷制基板5。
然后，在上述基板5上燒結(jié)Ag糊，形成第一電極6。此時，為了使第一電極6不接觸導(dǎo)電性隔壁11，設(shè)置形成微小的間隙。形成第一電極6后，通過厚膜法等在第一電極6上形成介電體層10。接著，絲網(wǎng)印刷含有表面用絕緣層4均勻覆蓋的含有熒光體粒子3的糊料，燒結(jié)、并形成規(guī)定圖案的多孔發(fā)光體層2。最后，用表面具有作為第二電極7的ITO膜的玻璃制透光性基板8覆蓋多孔發(fā)光層的整個集合體，從而得到圖8所示的發(fā)光元件1。另外，此時為了使由ITO形成的第二電極和導(dǎo)電性隔壁不接觸，設(shè)置微小的間隙，以使發(fā)光元件驅(qū)動時，不會妨礙電壓的施加。
如上所述，在本實施方案中，可以得到由多個多孔發(fā)光層的集合體形成發(fā)光元件，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一個面上配置第二電極，其中，在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)，特別是放電分離機構(gòu)是具有導(dǎo)電性的隔壁。
接著，參照圖8說明該發(fā)光元件1的發(fā)光作用。為了驅(qū)動圖8的發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。通過施加交流電場，在間隙9中引起氣體的絕緣擊穿，與此同時，產(chǎn)生電子，在多孔發(fā)光層中注入電荷，其結(jié)果是，產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或?qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使由沿表面放電產(chǎn)生的電子或紫外線的放出更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
特別是，如本實施方案這樣形成導(dǎo)電性隔壁時，容易產(chǎn)生沿表面放電，可以降低驅(qū)動電壓。也就是，相對于多孔發(fā)光層的厚度，施加約0.58～1.2kV/mm的電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后，通過施加約0.4～0.8kV/mm的交變電場，使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是在多孔發(fā)光層中通過沿表面放電發(fā)光，所以可以不使用現(xiàn)有的發(fā)光元件制造時的形成薄膜的方法，不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。而且，可以提供發(fā)光效率良好，用于大型顯示器時的耗電量比較小的發(fā)光元件。在本實施方案中，通過在多孔發(fā)光層的邊界設(shè)置隔壁作為放電分離機構(gòu)，由此通過比較簡單的方法就可以避免發(fā)光時的干擾。
(實施方案4)參照圖9～圖13對如下發(fā)光元件、特別是多個多孔發(fā)光層以共有第二電極的方式配置，放電分離機構(gòu)是空隙的發(fā)光元件進行說明，發(fā)光元件是由多個多孔發(fā)光層的集合體形成的，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一個面上配置第二電極，其中，在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)。
圖9是本發(fā)明的實施方案中的發(fā)光元件的剖視圖，圖10～圖13是說明本實施方案的發(fā)光元件的制造工序的圖。在這些圖中，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光層，3是熒光體粒子，4是絕緣層，5是基板，6是第一電極(背面電極)，7是第二電極(觀察面一側(cè)電極)，8是透光性基板，9是間隙(氣體層)，10是介電體層，12是分離多孔發(fā)光體層的空隙，15是側(cè)壁。
如圖10所示，在玻璃或陶瓷制的基板5的一面上，燒結(jié)Ag糊將第一電極6形成為規(guī)定形狀。接著，如圖11所示，在第一電極6上，通過厚膜法等形成介電體層10。
接著，在介電體層10上形成規(guī)定形狀的多孔發(fā)光層2。此時，與實施方案1同樣地，使用由MgO等金屬氧化物形成的絕緣層4覆蓋表面的熒光體粒子3。作為熒光體粒子3可以使用平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))，Zn2SiO4:Mn2+(綠)，YBO3:Eu3+(紅)等無機化合物。
在本實施方案中，相對于50重量％的上述具有絕緣層4的熒光體粒子，對于每個熒光體，分別制備混煉了45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素而得到的糊料，將其絲網(wǎng)印刷到介電體層10上后，進行干燥，重復(fù)幾次該操作，由此將所印刷的部位的厚度調(diào)節(jié)為80～100μm。
如上所述，在N2氣氛中，將印刷了多孔發(fā)光層的基板5在400～600℃下進行2～5小時熱處理，如圖12所示，在基板上形成約為50～80μm厚的多孔發(fā)光層2的集合體。
接著，本實施方案的特征在于，在由多孔發(fā)光層2形成的集合體的邊界上，不設(shè)置隔壁，殘留約80～300μm的空隙12，在該狀態(tài)下，使用這種空隙代替隔壁而起作用。另外，在本實施方案中，按照圍繞由多孔發(fā)光層2形成的集合體的全部的方式形成側(cè)壁15，如此通過圍繞前述集合體周圍的側(cè)壁如后所述的那樣支撐透光性基板8。側(cè)壁15如下形成重復(fù)數(shù)次絲網(wǎng)印刷玻璃糊、使其干燥的操作，然后在60℃下燒結(jié)，由此形成如圖13所示的約80～300μm的側(cè)壁15。
另外，側(cè)壁15也可以使用含有陶瓷粒子的玻璃糊和樹脂形成。具體地，如果使玻璃糊，相對于50重量％的陶瓷和玻璃(重量比計為1∶1)的混合粒子，添加50重量％的α-萜品醇混合，將混煉得到的糊料絲網(wǎng)印刷后，干燥，重復(fù)該操作，將印刷厚度調(diào)節(jié)為約100～350μm，在N2氣氛中，在400～600℃下熱處理2～5小時，由此形成約80～300μm厚的側(cè)壁15。如果使用樹脂，使用熱固化性樹脂形成隔壁，作為主要成分，可以使用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、異氰酸酯樹脂，可以通過選擇這些樹脂中的1種，以圍繞多孔發(fā)光層的整個集合體的方式進行印刷。
如上所述，在形成側(cè)壁15后，在側(cè)壁15上貼合由ITO(銦-錫氧化物合金)形成的第二電極7所形成的玻璃板等透光性基板8，覆蓋多孔發(fā)光層的整個集合體，則可以得到圖9所示的本實施方案的發(fā)光元件1。此時，如圖所示，第二電極7例如朝向多孔發(fā)光層并以條紋狀地形成，其被多個多孔發(fā)光層所共有。另外，多孔發(fā)光層2和第二電極7之間設(shè)置微小的間隙，兩者的間隔為30～250μm使合適的，特別優(yōu)選為40～220μm。
另外，作為第二電極也可以布圖形成有使用將由銅、金、銀、鉑和鋁等形成的網(wǎng)狀的微細(xì)配線的基板代替由ITO形成的透光性基板8。
如上所述，可以制造由多個多孔發(fā)光層的集合體構(gòu)成的發(fā)光元件，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和第一電極的另一面上配置第二電極，其中，在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)，特別是第二電極以被多個多孔發(fā)光層共用的方式配置，且放電分離機構(gòu)是空隙。
接著，參照圖9對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。如圖9所示，為了驅(qū)動發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7間施加交流電場。通過施加交流電場，在間隙9中產(chǎn)生氣體絕緣擊穿，與此同時，產(chǎn)生電子，在多孔發(fā)光層中注入電荷，其結(jié)果是，產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎ驅(qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使由沿表面放電產(chǎn)生的電子或紫外線的放出更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，相對于多孔發(fā)光層的厚度，施加約0.85～1.8kV/mm的電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.6～1.2kV/mm的交變電場，使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是在多孔發(fā)光層中通過沿表面放電發(fā)光，所以可以不使用現(xiàn)有的發(fā)光元件制造時的形成薄膜的方法，不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。而且，可以提供發(fā)光效率良好，用于大型顯示器時的耗電量比較小的發(fā)光元件。在本實施方案中，通過在多孔發(fā)光層的邊界設(shè)置空隙作為放電分離機構(gòu)，因此由此通過比較簡單的方法就可以避免發(fā)光時的干擾。
(實施方案5)參照圖14和15，對如下由多個多孔發(fā)光層的集合體形成的發(fā)光元件、特別是多孔發(fā)光層進行說明，該發(fā)光元件是在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和第一電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述第一電極的另一個面上配置第二電極，在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)。
圖14和圖15是將本實施方案的多孔發(fā)光層的剖面放大的示意圖。在這些圖中，2是多孔發(fā)光層，3是熒光體粒子，4是絕緣層，18是絕緣性纖維。
在本實施方案中，無論熒光體粒子表面有無絕緣層，都可以形成有由熒光體粒子和陶瓷或玻璃等絕緣性纖維18形成的多孔發(fā)光層2。
作為絕緣性纖維18的一個例子，可以使用SiO2-Al2O3-CaO類纖維，其直徑優(yōu)選為0.1～5μm，長度優(yōu)選為0.5～20μm，以熒光體粒子2重量份、纖維1重量份的比例，將該尺寸范圍的纖維混合后使用，由此孔隙率變得比較大，其結(jié)果是，容易在多孔發(fā)光層內(nèi)部產(chǎn)生沿表面放電，是優(yōu)選的。在本實施方案中，形成多孔發(fā)光層時，制備相對于50重量％熒光體粒子和絕緣性混合物，混煉了45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素的糊料，與實施方案1同樣地將糊料絲網(wǎng)印刷為圖案狀，形成多孔發(fā)光層。將如此得到的含有絕緣性纖維18的多孔發(fā)光層的剖面放大的示意圖如圖14和圖15所示。圖15是由熒光體粒子3和絕緣性纖維18形成的多孔發(fā)光層2，圖14是由表面用絕緣層4覆蓋的熒光體粒子3和絕緣性纖維形成的多孔發(fā)光層。另外，第一電極、介電體層、第二電極和隔壁可以通過與實施方案1相同的方法形成，制造最終與實施例1同樣的發(fā)光元件(未圖示)。
選擇SiO2-Al2O3-CaO類纖維作為絕緣性纖維的理由是該纖維熱、化學(xué)穩(wěn)定，且電阻率為109Ω·cm或以上；在多孔發(fā)光層中，容易得到大于等于10％且小于100％的較大的表觀孔隙率；以及容易在纖維沿表面放電，從而可以在整個多孔發(fā)光層中產(chǎn)生沿表面放電。另外，除了上述絕緣性纖維以外，使用含有SiC、ZnO、TiO2、MgO、BN、Si3N4系物質(zhì)的絕緣性纖維，也可以得到大致相同的結(jié)果。
接著，該發(fā)光元件的發(fā)光作用與實施方案1的發(fā)光元件的發(fā)光作用相同。為了驅(qū)動發(fā)光元件，在第一電極和第二電極之間施加交流電場。通過施加交流電場，在間隙9中產(chǎn)生氣體絕緣擊穿，與此同時，產(chǎn)生電子，在多孔發(fā)光層中注入電荷，其結(jié)果是，產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
在本實施方案中，相對于多孔發(fā)光層的厚度，施加約0.65～1.4kV/mm的電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.45～0.90kV/mm的交變電場，使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線的產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是在多孔發(fā)光層中通過沿表面放電而產(chǎn)生的發(fā)光，所以可以不使用現(xiàn)有的發(fā)光元件制造時的形成薄膜的方法，不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。而且，可以提供發(fā)光效率良好，用于大型顯示器時的耗電量比較小的發(fā)光元件。在本實施方案中，通過在多孔發(fā)光層的邊界設(shè)置隔壁作為放電分離機構(gòu)，由此通過比較簡單的方法就可以避免發(fā)光時的干擾。
(實施方案6)參照圖16對如下由多個多孔發(fā)光層的集合體形成的發(fā)光元件的動作進行說明，該發(fā)光元件是在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和尋址電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述尋址電極的另一個面上配置數(shù)據(jù)電極，在前述多個多孔發(fā)光層間具有放電分離機構(gòu)。
圖16是本實施方案的發(fā)光元件的分解透視圖，為了容易理解，圖示放電分離機構(gòu)為空隙時的發(fā)光元件。在圖中，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光層，5是基板，8是透光性基板，10是介電體層，12是空隙，21是尋址電極，22是顯示電極。
如圖16所示，在本實施方案的發(fā)光元件1中，在基板5上形成尋址電極21，在其上規(guī)則地配置具有介電體層10的多個多孔發(fā)光層2，并形成有發(fā)出R、G和B三種顏色的光的多孔發(fā)光層陣列。在多孔發(fā)光層間存在空隙12，且通常以圍繞整個多孔發(fā)光層2的陣列的方式設(shè)置側(cè)壁(未圖示)。在透光性基板8中，顯示電極22與多孔發(fā)光層2相對向地形成，以使顯示電極22和尋址電極21交叉，通過在多孔發(fā)光層的陣列上配置這種透光性基板8，最終構(gòu)成圖16所示的發(fā)光元件1。本實施方案中的尋址電極和顯示電極也可以分別對應(yīng)于已經(jīng)敘述過的實施方案1～5的第一電極和第二電極，根據(jù)情況可以另外設(shè)置。
如上所述，可以得到由配置的多個多孔發(fā)光層的集合體構(gòu)成的下述發(fā)光元件，其中，在前述多孔發(fā)光層的一個表面上分別形成介電體層和尋址電極，在前述多孔發(fā)光層的未形成前述介電體層和前述尋址電極的另一個表面上配置數(shù)據(jù)電極，在前述多個多孔發(fā)光層之間具有放電分離機構(gòu)的發(fā)光元件，特別是得到放電分離機構(gòu)為空隙的發(fā)光元件。
在如此構(gòu)成的本實施方案中的發(fā)光元件1中，可以在多孔發(fā)光層中顯示2維的圖像。也就是，本實施方案的發(fā)光元件1可以是所謂的單純矩陣驅(qū)動，依次將脈沖信號送往X電極，與該時刻相匹配將ON/OFF信息輸入Y電極，由此使尋址電極和顯示電極交叉位置的像素按照ON/OFF而進行發(fā)光，顯示1行。通過依次切換掃描脈沖，可以顯示2維圖像。另外，在一個個矩陣狀配置的像素中設(shè)置晶體管，通過使像素分別為ON/OFF，由此也可以有源驅(qū)動。在本實施方案中，由于在多孔發(fā)光層中設(shè)置空隙12，所以幾乎沒有發(fā)光干擾，但是如實施方案1所述，如果在單位發(fā)光元件之間設(shè)置隔壁，也可以幾乎完全避免發(fā)光干擾。
(實施方案7)本實施方案的顯示裝置的剖面如圖18所示。本實施方案除了在隔壁11之間設(shè)置肋條23a、23b以外，與圖1所示的實施方案1相同。隔壁11的水平方向的厚度為150μm、高度為270μm，肋條23a、23b的厚度為50μm、高度為250μm，1個像素的寬度為100μm，多孔發(fā)光層的厚度為230μm，間隙(氣體層)9的間隙為20μm，由BaTiO3形成的介電體層10的厚度為250μm，第1電極6和第2電極的7的距離為500μm。
在本實施方案中，在多孔發(fā)光層的厚度方向，施加約0.72～1.5kV/mm的電場(頻率1Hz)，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.4kV/mm的交變電場(頻率1Hz)，由此使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
(實施方案8)本實施方案的顯示裝置的剖面如圖19所示。本實施方案除了切削由BaTiO3形成的介電體層10形成隔壁11以外，與圖1所示的實施方案1相同。隔壁11的水平方向的厚度為150μm、高度為270μm，1個像素的寬度為250μm，多孔發(fā)光層的厚度為230μm，間隙9的間隙為20μm，由BaTiO3形成的介電體層10的厚度為520μm，第1和第2電極之間的距離為500μm。
在本實施方案中，在多孔發(fā)光層的厚度方向，施加約0.72～1.5kV/mm的電場(頻率1Hz)，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.4kV/mm的交變電場(頻率1Hz)，由此使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場較大，則可以促進電子和紫外線產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則電子和紫外線的產(chǎn)生不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
(比較例1)
作為比較例1，實施在層疊芯片(chip)電容器的絕緣擊穿實驗中所使用的硅油的浸漬。也就是，通過層疊芯片電容器測定絕緣擊穿電壓時，頻繁產(chǎn)生沿表面放電，無法測定真實的絕緣擊穿電壓值。因此，在使元件的細(xì)孔部浸漬硅油，不產(chǎn)生沿表面放電的狀態(tài)下，求得真實的絕緣擊穿電壓值。使用該方法，將圖1的發(fā)光元件1的多孔發(fā)光體層2的細(xì)孔的氣體換成硅油。浸漬幾分鐘后，擦拭發(fā)光元件表面的硅油，施加與前述實施方案1相同的交變電場。
首先，可以確認(rèn)如果提高施加的電壓，則產(chǎn)生爆炸波，并從間隙放出一次電子。但是，在多孔發(fā)光體層2中，根本不產(chǎn)生沿表面放電?；蛘撸词巩a(chǎn)生沿表面放電，也不是在發(fā)光體層2的內(nèi)部，而是在極表面產(chǎn)生，所以不能確認(rèn)有發(fā)光。此外，如果持續(xù)提高施加電壓，則多孔發(fā)光體層2在一瞬間產(chǎn)生絕緣擊穿，發(fā)光元件1中產(chǎn)生裂痕、破壞。
當(dāng)然，將浸漬了硅油的發(fā)光元件1用丙酮等有機溶劑洗滌后，再次將氣體填充到細(xì)孔部時，進行確認(rèn)，容易恢復(fù)發(fā)光。當(dāng)然，細(xì)孔部即使是真空也可以發(fā)光。
另外，如果使導(dǎo)電性溶液例如醋酸水溶液浸漬細(xì)孔部，則會產(chǎn)生短路，完全沒有發(fā)光。
如上所述，以本發(fā)明的構(gòu)成形成的發(fā)光元件的最大特征在于發(fā)光體層2在表面具有連續(xù)的細(xì)孔，且在該細(xì)孔中填充氣體或者為真空。如果從外部放出的電子沖入發(fā)光體層4內(nèi)部，則電子沿著細(xì)孔部分重復(fù)雪崩式地引起沿表面放電，并且電子被加速。然后，被加速的電子沖撞到熒光體的發(fā)光中心，激發(fā)發(fā)光。在細(xì)孔部分填充硅油和導(dǎo)電性溶液的狀態(tài)下，電子難以移動或者出現(xiàn)短路，不產(chǎn)生沿表面放電，其結(jié)果是不發(fā)光。
在本實施方案中，細(xì)孔部的大小為幾百微米或以下，必須要注意如果為幾mm或以上大，則可能會產(chǎn)生空氣放電，破壞元件。根據(jù)經(jīng)驗，熒光體粒子3以點接觸的方式填滿。優(yōu)選的是，表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％的多孔物質(zhì)。
另外，如前述實施方案這樣設(shè)置絕緣層4的理由是a.用于提高熒光體粒子3的表面電阻，以使沿表面放電容易產(chǎn)生，b.用于從絕緣擊穿和紫外線保護熒光體粒子，c.用于通過MgO這樣的二次電子放出作用放出更多的電子，其結(jié)果是，使沿表面放電更容易產(chǎn)生。
另外，多孔發(fā)光體層2的厚度沒有特別的限定，確認(rèn)可以在10μm～3mm的范圍內(nèi)發(fā)光。當(dāng)然，如果不產(chǎn)生短路的話，從幾微米的厚度開始發(fā)光。
(實施方案9)在實施方案9中，參照附圖22對第一電極6和第二電極7夾持介電體層10和多孔發(fā)光體層2的情況進行說明。圖22是本實施方案中的發(fā)光元件1的剖視圖。6是第一電極，7是第二電極，3是熒光體粒子，4是電絕緣層，2是多孔發(fā)光體層，10是介電體層。如圖6所示，作為多孔發(fā)光體層2，以熒光體粒子3為主成分構(gòu)成，用絕緣層體4覆蓋熒光體粒子3的表面。
為了得到所希望的發(fā)光，熒光體粒子3可以平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))、Zn2SiO4:Mn2+(綠)、YBO3:Eu3+(紅)這3種無機化合物單獨使用或者使用它們的混合物。
在本實施方案中，使用如下物質(zhì)使用前述藍(lán)色熒光體粒子3，在其表面形成由MgO形成的絕緣性無機物的絕緣層4。在Mg前體螯合物溶液中加入熒光體粒子并攪拌，取出干燥后，在大氣中、于400～600℃下進行熱處理，由此可以在熒光體表面形成前述圖6所示的MgO的均勻涂布層。
首先，對本實施方案中的發(fā)光元件的圖22的制造方法進行說明。將50重量％的涂布了絕緣層4的熒光體粒子粉末3和50重量％的膠體二氧化硅水溶液混合，形成糊料。接著，在形成第二電極7的直徑15mmφ、厚1mm的介電體層10(以BaTiO3為主成分的片狀燒結(jié)體，其背面燒結(jié)約50μm厚的Ag電極糊，形成第一電極6)的另一面上，涂布前述糊料，用干燥機在100～150℃下，干燥10～30分鐘，在介電體層10上堆積厚度約100μm的多孔發(fā)光體層2。再在多孔發(fā)光體層2的上面層疊涂布了透明第二電極7(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度約0.1μm)的透光性基板8。由此，可以得到一對電極6，7夾持介電體層10和多孔發(fā)光體層2的發(fā)光元件1。
接著，參照圖22和圖17說明該發(fā)光元件1的發(fā)光作用。如圖22所示，為了驅(qū)動發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。通過施加電壓，在介電體層10中，通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光。一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4而沿表面放電，進而大量產(chǎn)生二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，在多孔發(fā)光層中注入電荷，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或?qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使由沿表面放電產(chǎn)生的電子或紫外線的放出更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，因此隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，相對于多孔發(fā)光層10的厚度，使用交流電源施加約0.5～1.0kV/mm的電場，通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24，沿表面放電產(chǎn)生二次電子(e-)25，接著開始發(fā)光。另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。另外，以下情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也繼續(xù)發(fā)光，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。另外，可以制造具有2～51m/w左右的發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
另外，在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
本實施方案中的發(fā)光元件1是在結(jié)構(gòu)上近似于無機EL(ELD)的結(jié)構(gòu)，但是構(gòu)成和機理完全不同。首先，對于構(gòu)成，如前述背景技術(shù)所記載，無機EL所使用的熒光體是以ZnS:Mn2+、GaP:N等為代表的半導(dǎo)體形成的發(fā)光體，本實施方案9的熒光體粒子是絕緣體或半導(dǎo)體中的任一種。也就是，即使使用電阻值極低的半導(dǎo)體的熒光體粒子時，由于被絕緣性無機物的絕緣層4均勻覆蓋，所以不會短路，而可以連續(xù)地產(chǎn)生沿表面放電，從而發(fā)光。另外，對于熒光體層來說，無機EL的厚度為亞微米～幾微米，而本實施方案9是幾微米～幾百微米的多孔質(zhì)體。另外，在本實施方案9中，發(fā)光體層為多孔性物質(zhì)。
用SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察多孔性物質(zhì)的形態(tài)，從其結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，熒光體粒子為點接觸程度的堆積。
另外，作為熒光體粒子，現(xiàn)在使用的是等離子顯示器(PDP)中所使用的紫外線發(fā)光的粉末，但是經(jīng)確認(rèn)，陰極射線管(CRT)中所使用的ZnS:Ag(藍(lán))或ZnS:Cu、Au，Al(綠)、Y2O3:Eu(紅)也可以同樣發(fā)光。CRT用的熒光體由于電阻值低，所以難以產(chǎn)生沿表面放電，但是如果用絕緣體4涂布，則容易產(chǎn)生沿表面放電，容易發(fā)光。
另外，本發(fā)明是以介電體的極化反轉(zhuǎn)放出的電子為基點，產(chǎn)生雪崩式地引起沿表面放電，從而發(fā)光的發(fā)光元件。因此，可以認(rèn)為，如果在多孔發(fā)光體層2中附加具有極化反轉(zhuǎn)以外的使電子沖撞的新的功能的系統(tǒng)，則能容易地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，在制作熒光體粒子3的糊料時，使用了膠體二氧化硅水溶液，但是確認(rèn)使用有機溶劑也可以得到同樣的效果。使用相對于50重量％熒光體粒子，混煉了45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素而得到的糊料，在介電體層10的表面進行絲網(wǎng)印刷，在大氣中、于400～600℃下熱處理10～60分鐘，由此制造幾微米～幾十μm厚的多孔發(fā)光體層23。此時，如果過分提高熱處理的溫度，熒光體容易產(chǎn)生變質(zhì)，所以溫度管理和熱處理氣氛的管理很重要。另外，在該有機糊料中含有無機纖維18也可以得到同樣的效果。
另外，在本實施方案中，使用BaTiO3作為介電體，但是確認(rèn)使用SrTiO3、CaTiO3、MgTiOZ3、PZT(PbZrTiO3)，PbTiO3等介電體，也可以得到同樣的效果。另外，對于介電體層，可以使用燒結(jié)體，也可以使用通過濺射、CVD、蒸鍍、溶膠-凝膠法等薄膜形成方法所得到的介電體層。
在本實施方案中使用燒結(jié)體作為介電體層，但是采用由介電體粉末和粘合劑形成的結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)光。也就是，可以使用如下介電體層在Al金屬基板上，涂布糊料，干燥后，在空氣中、于400～600℃下進行熱處理，由此得到由介電體粒子和粘合劑構(gòu)成的介電體層，其中該糊料是在相對于40重量％的BaTiO3粉末混合了15重量％的玻璃粉末的粉體中，混煉40重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素而形成的。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道，使用紅色和綠色的熒光體粒子，也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子，也可以得到同樣的效果。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過沿表面放電而產(chǎn)生發(fā)光的，因此不使用目前形成熒光體層所使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，所以結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
另外，在電極7中使用ITO，但是也可以使用實施過銅配線的透光性基板代替ITO。銅配線可以形成為微細(xì)的篩網(wǎng)狀，開口率(未配線的部分相對于整體的比例)為90％，與具有ITO膜的透光性基板相比較，光的透過性也不遜色。另外，銅與ITO相比較，電阻相當(dāng)?shù)?，所以有助于大幅度提高發(fā)光效率，所以很合適。另外，作為進行微細(xì)的篩網(wǎng)狀配線的金屬，除了銅以外，還可以使用金、銀、鉑以或鋁。
(實施方案10)接著，對于實施方案10，使用圖23對制造方法和發(fā)光作用進行說明。省略了與圖22相同的符號的說明。在前述圖22中使用的形成第一電極6的介電體10的另一個面上，印刷、燒結(jié)篩網(wǎng)狀(約5～10目)的Ag糊，形成第二電極7。之后，在第二電極7的上面，與前述相同地涂布熒光體粒子粉末3和膠體二氧化硅水溶液的糊料，用干燥器在100～150℃下干燥10～30分鐘，在介電體層10的表面層疊厚度約為100μm的多孔發(fā)光體層2。由此，可以得到如下發(fā)光元件1第二電極7被形成在介電體層10和多孔發(fā)光體層2之間，第一電極6夾持介電體層10而在外側(cè)形成發(fā)光元件1。發(fā)光方法與圖22的情形相同，在第一電極6和第二電極7間施加交流電壓。通過施加電壓，可以在介電體層10中，通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光。一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4，產(chǎn)生沿表面放電，進而產(chǎn)生大量二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
當(dāng)然，與圖22的情形相同，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎ蛘邔㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使極化反轉(zhuǎn)時的電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。更劇烈地放出電子和沿表面放電，提高發(fā)光亮度。另外，爆炸波隨著交變電場的電壓值上升而產(chǎn)生。爆炸波在介電體層10的極化反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生，所以爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的峰電壓的提高，發(fā)光亮度被提高。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)進行上述連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在圖23的情形下，如果相對于介電體層10的厚度，施加約0.7～1.2kV/mm的電壓，則通過極化反轉(zhuǎn)，如圖17所示地放出一次電子(e-)24和沿表面放電產(chǎn)生二次電子(e-)25，接著開始發(fā)光。
圖22和圖23的發(fā)光不同，前者容易在多孔發(fā)光體層2產(chǎn)生劇烈的沿表面放電，后者產(chǎn)生的沿表面放電稍弱，亮度也稍弱。
另外，在圖23中，形成篩網(wǎng)狀的第二電極7的理由是極化反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的圖17所示的一次電子(e-)24容易釋放到多孔發(fā)光體層2中，如果形成厚度均勻的電極7，則圖17所示的一次電子(e-)24難以釋放到多孔發(fā)光體層2中。
另外，在圖23的情況下，作為絕緣層4，不預(yù)先涂布MgO等，作為粘合劑使用的膠體二氧化硅起到絕緣層4的作用。
(實施方案11)接著，使用圖24對在介電體層10和多孔發(fā)光體層2的邊界上一起形成一對電極6，7的情形進行說明。圖24是本實施方案11的發(fā)光元件1的剖視圖。6是第一電極，7是第二電極，3是熒光體粒子，2是多孔發(fā)光體層，10是介電體層。多孔發(fā)光體層2由熒光體粒子3、以陶瓷纖維18為主要成分的物質(zhì)構(gòu)成。為了得到所希望的發(fā)光，可以將平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))、Zn2SiO4:Mn2+(綠)、YBO3:Eu3+(紅)這3種無機化合物分別單獨或?qū)⑺鼈兓旌虾笥米鳠晒怏w粒子3。
接著，對圖24的制造方法和發(fā)光作用進行說明。首先，在前述圖22中使用的介電體燒結(jié)體10的一個表面上涂布并燒結(jié)Ag糊，形成一對電極6，7。接著，混合45重量％熒光體粒子、10重量％無機纖維粉末、40重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素而得到糊料，涂布該糊料，干燥后，在空氣中、于400～600℃下進行熱處理，在介電體層10上層疊約2為50μm厚的多孔發(fā)光體層2。由此，得到一對電極6，7都被形成在介電體層10和多孔發(fā)光體層2的邊界上的發(fā)光元件1。
發(fā)光方法與圖22的情形相同，在第一電極6和第二電極7間施加交流電場。通過施加電壓，可以在介電體層10中，通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光。一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和陶瓷纖維18，產(chǎn)生沿表面放電，進而產(chǎn)生大量二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
當(dāng)然，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎ蛘邔㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此使極化反轉(zhuǎn)時的電子放出或沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，并使發(fā)光亮度提高。另外，爆炸波隨著交變電場的電壓值上升而產(chǎn)生。爆炸波在介電體層10的極化反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生，爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的峰電壓的提高，發(fā)光亮度被提高。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)進行上述連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，使用交流電源，相對于介電體層10的厚度，施加約0.7～1.2kV/mmm的電場，由此，通過極化反轉(zhuǎn)產(chǎn)生電子的放出和產(chǎn)生沿表面放電，接著開始發(fā)光。圖24表示下述情形，一對電極被一起形成在介電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上。
(實施方案12)參照圖25對本發(fā)明的實施方案12，也就是對以下方案進行說明一對電極6和7配置在介電體層的上面，通過該一對電極而層疊多孔發(fā)光體層2，在該多孔發(fā)光體層2的上面配置其它電極70。
圖25是本實施方案的發(fā)光元件1的剖視圖。6和7是一對電極，6是第一電極、7是第二電極、3是熒光體粒子，4是電絕緣體層，2是多孔發(fā)光體層，10是介電體層和70是第三電極。如圖6所示，多孔發(fā)光體層由熒光體粒子3或以熒光體粒子3為主成分的物質(zhì)構(gòu)成，在本實施方案中，使用的是通過絕緣體層4覆蓋熒光體粒子3的表面的物質(zhì)。
為了得到所希望的發(fā)光，將平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))、Zn2SiO4:Mn2+(綠)、YBO3:Eu3+(紅)這3種無機化合物分別單獨或?qū)⑺鼈兓旌虾笞鳛闊晒怏w粒子3使用。
在本實施方案中，使用前述藍(lán)色熒光體粒子3，在其表面形成由MgO形成的絕緣性無機物的絕緣層4后使用。在Mg前體螯合物溶液中加入熒光體粒子11，經(jīng)過長時間攪拌，取出干燥后，在大氣中、于400～600℃下進行熱處理，在熒光體粒子3的表面形成MgO的均勻涂布層，也就是絕緣體層4。
首先，對于圖25所示的本實施方案12的發(fā)光元件的制造方法進行說明。將50重量％涂布了絕緣體層4的熒光體粒子3和50重量％的膠體二氧化硅水溶液混合，形成糊料。接著，在形成第一電極6和第二電極7的直徑15mmφ、厚度1mm的介電體層10(以BaTiO3為主成分的片狀燒結(jié)體，在其上面燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到30μm，形成第一電極6和第二電極7)上，通過一對電極，也就是第一電極6和第二電極7，涂布前述糊料，用干燥器在100～150℃的溫度下，干燥10～30分鐘，在介電體層10上層疊厚度約100μm的多孔發(fā)光體層2。然后，在多孔發(fā)光體層2的上面層疊涂布了透明電極(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)70的玻璃(未圖示)。由此得到了如圖25所示的發(fā)光元件1，其中，一對電極6，7都被形成在介電體層10和多孔發(fā)光體層2的邊界上，在多孔發(fā)光體的上面形成了第三電極70。此時，如后所述，可以使用搭載熒光體粒子粉末的無機纖維板作為多孔發(fā)光體層。
接著，對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。通過施加電壓，在介電體層10中由極化反轉(zhuǎn)放出圖17所示的一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光線。之后，通過在其它電極(也就是電極70)和前述一對電極的至少一者間施加交變電場，圖17所示的一次電子(e-)24沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4，產(chǎn)生沿表面放電，進而大量產(chǎn)生圖17所示的二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
此時，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或者頻率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使極化反轉(zhuǎn)時的電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。
另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波在介電體層10的極化反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生，因此其產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，因此隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，在極化反轉(zhuǎn)時，相對于介電體層10的厚度，施加約0.6～1.3kV/mm的電場。之后，使用交流電源相對于發(fā)光元件1的厚度，施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，產(chǎn)生一次電子的放出和沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，在極化反轉(zhuǎn)時施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。而且，下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。以藍(lán)色換算計，可以制造具有2～5lm/W的發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
在本實施方案12中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
本實施方案12中的發(fā)光元件1在結(jié)構(gòu)上近似于無機EL(ELD)的結(jié)構(gòu)，但是構(gòu)成和機理完全不同。首先，對于構(gòu)成，如前述背景技術(shù)所記載的那樣，無機EL所使用的熒光體是以ZnS:Mn2+、GaP:N等為代表的半導(dǎo)體形成的發(fā)光體，本實施方案1中的熒光體粒子可以是絕緣體或半導(dǎo)體中的任一種。也就是，即使使用電阻值極低的半導(dǎo)體的熒光體粒子時，如前所述，由于熒光體粒子3被絕緣層4均勻地覆蓋，該絕緣層4是絕緣性無機物，所以不會短路，可以通過沿表面放電而繼續(xù)發(fā)光。另外，對于熒光體層，在無機EL中，厚度為亞微米～幾微米，而在本實施方案中，其是幾微米到幾百微米的多孔質(zhì)體。另外，在本實施方案中，發(fā)光體層為多孔性的。
用SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察多孔性的形態(tài)，從其結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，熒光體粒子為點接觸程度的堆積。
另外，作為熒光體粒子，現(xiàn)在使用的是等離子顯示器(PDP)中使用的紫外線發(fā)光的粉末，但是經(jīng)確認(rèn)，陰極射線管(CRT)使用的ZnS:Ag(藍(lán))和ZnS:Cu、Au，Al(綠)、Y2O3:Eu(紅)也可以同樣發(fā)光。對于CRT用的熒光體，由于電阻值低，所以難以產(chǎn)生沿表面放電，因此優(yōu)選用絕緣體4涂布熒光體的表面，由此容易產(chǎn)生沿表面放電并發(fā)光。
本發(fā)明是以通過介電體的極化反轉(zhuǎn)放出的一次電子為基點，雪崩式地引起沿表面放電，大量產(chǎn)生二次電子，從而發(fā)光的發(fā)光元件。因此，如果在多孔發(fā)光體層2中增加具有極化反轉(zhuǎn)以外的使電子沖撞到的新功能的系統(tǒng)，可以設(shè)想的是，可以容易地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，在制作熒光體粒子3的糊料時，使用膠體二氧化硅水溶液，但是經(jīng)確認(rèn)，使用有機溶劑也可以得到同樣的效果。使用相對于50重量％熒光體粒子，混煉了45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素而得到的糊料，在介電體層10的表面進行絲網(wǎng)印刷，在大氣中、于400～600℃下熱處理10～60分鐘，制造幾微米～幾十μm厚的多孔發(fā)光體層23。此時，如果過分提高熱處理溫度，熒光體容易變質(zhì)，所以溫度管理和熱處理氣氛的管理很重要。另外，在該有機糊料中含有無機纖維18也可以得到同樣的效果。
另外，在本實施方案中，使用BaTiO3作為介電體，但是經(jīng)確認(rèn)，使用SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3、PZT(PbZrTiO3)，PbTiO3等介電體，也可以得到同樣的效果。另外，介電體層可以使用燒結(jié)體，也可以使用通過濺射、CVD、蒸鍍、溶膠-凝膠法等薄膜形成方法得到的介電體層。
在本實施方案中使用燒結(jié)體作為介電體層，但是采用由介電體粉末和粘合劑形成的結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)光。也就是，可以使用如下得到的介電體層在Al金屬基板上，涂布糊料，干燥后，在空氣中，在400～600℃下進行熱處理，由此得到由介電體粒子和粘合劑構(gòu)成的介電體層，其中該糊料是在相對于40重量％的BaTiO3粉末，混合了15重量％的玻璃粉末而得到的粉體中，混煉40重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素而形成的。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道使用紅色和綠色的熒光體粒子，也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子，也可以得到同樣的效果。根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是由沿表面放電而產(chǎn)生的發(fā)光，不使用目前形成熒光體層所使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，所以結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
另外，在電極70中使用ITO，但是也可以使用實施過銅配線的透光性基板ITO來代替ITO。銅配線可以形成為微細(xì)的篩網(wǎng)狀，開口率(未配線的部分相對于整體的比例)為90％，與具有ITO膜的透光性基板相比較，光的透過性一點也不遜色。另外，銅與ITO相比較，電阻相當(dāng)?shù)停杂兄诖蠓忍岣甙l(fā)光效率，所以很合適。另外，作為實施微細(xì)的篩網(wǎng)狀配線的金屬，除了銅以外，還可以使用金、銀、鉑以及鋁。
(實施方案13)接著，參照圖26說明實施方案13的制造方法和發(fā)光作用。在本實施方案中，在介電體層10的下面和上面上分別形成第一電極6和第二電極7而將介電體層10夾在中間。省略與圖1相同的符號的說明。使用與實施方案12相同的介電體10，通過印刷和燒結(jié)Ag糊，與實施方案12同樣分別在其上面的中央部形成第二電極7，和在整個下面形成第一電極6。之后，在第二電極7的表面，涂布實施方案12中使用的含有熒光體粒子3的糊料，用干燥器在100～150℃的溫度下，干燥10～30分鐘，在介電體層10上層疊厚度約100μm的多孔發(fā)光體層2。之后，與實施方案12同樣地，在多孔發(fā)光體層2的上面層疊涂布透明電極70(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)的玻璃板(未圖示)。其結(jié)果是，一對電極6，7被形成在介電體層10的兩面上，在該介電體10的上面通過第二電極7而層疊多孔發(fā)光體層2，再在該多孔發(fā)光體的上面形成第三電極70，從而得到具有圖26所示的這種剖面結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件1。
為了驅(qū)動發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7之施加交流電場。通過施加電壓，在介電體層10中，通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光。之后，通過在第三電極70和前述一對電極中的至少1個電極之間施加交變電場，一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4，產(chǎn)生沿表面放電，進而大量產(chǎn)生二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。
在實施方案13中，與上述實施方案12的情況同樣地，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或?qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以極化反轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的電子放出和沿表面放電變得更劇烈，從而提高發(fā)光亮度。另外，爆炸波隨著交變電場的電壓值上升而產(chǎn)生。爆炸波在介電體層10的極化方向時產(chǎn)生，爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的峰電壓的提高，發(fā)光亮度被提高。
如果一旦開始沿表面放電，則可以重復(fù)連鎖地放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案13中，相對于多孔發(fā)光層10的厚度，在第一電極6和第二電極7上施加約0.84～1.4kV/mm的電壓，由此通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子，然后相對發(fā)光元件1的厚度，在第一電極6或第二電極7的任何一個電極和電極70上施加約0.7～1.2kV/mm的交變電場，由此產(chǎn)生沿表面放電和大量地產(chǎn)生二次電子，接著開始發(fā)光。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。以藍(lán)色換算計，可以制造具有2～5lm/W的發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
在本實施方案13的發(fā)光元件中，如圖26所示，在介電體層10的上面形成的第二電極7不是在整個表面形成，而是部分形成的。這是因為可以抑制極化反轉(zhuǎn)放出的一次電子被電極自身屏蔽，有效地導(dǎo)入多孔發(fā)光體層2。另外，可以形成篩網(wǎng)狀的電極，也可以形成為由極化反轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的電子可以平穩(wěn)地放出到多孔發(fā)光體層2的形狀的電極，以此來代替如上述那樣部分地形成電極。
另外，在圖26中，施加交變電壓時，在第一電極6和第二電極70之間施加的情況下，和在第二電極7和第三電極70間施加的情況下，亮度幾乎沒有改變。
(實施方案14)接著，參照圖27對實施方案14對以下方案進行說明，也就是在介電體層10的下面配置一對電極6，7，在上面層疊多孔發(fā)光體層2，在該多孔發(fā)光體層2的上面配置第三電極70。
在本實施方案中，與前述實施方案12同樣地，通過絕緣層4覆蓋熒光體表面。也就是，在熒光體粒子表面形成均勻的MgO涂布層。
參照圖27對本實施方案的發(fā)光元件的制造方法進行說明。將50重量％的由絕緣層4均勻覆蓋地?zé)晒怏w粒子11和50重量％的膠體二氧化硅水溶液混合，形成漿料。接著，在形成第一電極6和第二電極7的直徑15mmφ、厚度1mm的介電體層10(以BaTiO3為主成分的片狀燒結(jié)體，在其下面燒結(jié)Ag電極糊，以使其厚度達(dá)到30μm，形成第一電極6和第二電極7)的上面，涂布前述漿料，用干燥器在100～150℃的溫度下，干燥10～30分鐘，由此在介電體層10上層疊厚度約100μm的多孔發(fā)光體層2。然后，在多孔發(fā)光體層2的上面層疊涂布了透明電極(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)70的玻璃(未圖示)。其結(jié)果是，在介電體層10的下面形成一對電極6，7，在介電體層10的上面層疊多孔發(fā)光體層2，再在多孔發(fā)光體層2的上面形成第三電極70，由此得到圖27所示的發(fā)光元件1。
接著，對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。通過施加電壓，在介電體層10中通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光線。之后，在第三電極70和前述一對電極6，7中的至少一個電極之間施加交變電場，一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4，產(chǎn)生沿表面放電，進而大量產(chǎn)生的二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
此時，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎ蛘哳l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使極化反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。
另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。由于爆炸波在介電體層10的極化反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的，其產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在實施方案14中，在極化反轉(zhuǎn)時，相對于介電體層10的厚度，施加約0.4～0.8kV/mm的電場。之后，使用交流電源相對于發(fā)光元件1的厚度，施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，由此放出一次電子和產(chǎn)生沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，在極化反轉(zhuǎn)中所施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。而且，下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。以藍(lán)色換算計，可以制造具有2～5lm/W的發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
(實施方案15)參照圖28對本實施方案15進行說明。本實施方案是第一電極6被配置在介電體層10的下面，在該介電體層10的上面層疊多孔發(fā)光體層2，在該多孔發(fā)光體層2的上面配置第二電極7和第三電極70。
在本實施方案15中，與前述實施方案12同樣，絕緣層4覆蓋熒光體粒子表面。也就是，通過與實施方案12同樣的方法在藍(lán)色熒光體粒子表面形成MgO的均勻的涂層。
對于本實施方案15的發(fā)光元件的制造方法來說，首先制造混合了50重量％的均勻覆蓋絕緣層4的熒光體粒子3和50重量％的膠體二氧化硅水溶液的漿料。接著，在形成第一電極6的直徑15mmΦ、厚度1mm的介電體層10(以BaTiO3為主成分的片狀燒結(jié)體，在其下面燒結(jié)Ag電極糊，以使厚度達(dá)到30μm，形成第一電極6)的上面，涂布前述漿料，用干燥器在100～150℃下，干燥10～30分鐘，在介電體層10上層疊厚度約100μm的多孔發(fā)光體層2。然后，在多孔發(fā)光體層2的上面燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到30μm，在多孔發(fā)光體層2的表面的一部分上形成第二電極7，之后，層疊部分涂布了透明電極(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度0.1μm)70的玻璃板(未圖示)。其結(jié)果是，得到具有圖28的剖面結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件1，其中，一對電極中的第一電極7被形成在介電體層10的下面，在介電體層10的上面層疊多孔發(fā)光體層2，在其上面形成第二電極7以及第三電極70。
接著，對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。在第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。通過施加電壓，在介電體層10中通過極化反轉(zhuǎn)放出一次電子(e-)24。此時，產(chǎn)生紫外線和可視光線。之后，通過在其它電極、即第三電極70和前述一對電極6，7中的至少一個電極之間施加交變電場，一次電子(e-)沖撞到多孔發(fā)光層2的熒光體粒子3和絕緣層4，產(chǎn)生沿表面放電，進而大量產(chǎn)生的二次電子(e-)25。由此，雪崩式地產(chǎn)生電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。此外，通過施加交流電場，在介電體層中的極化反轉(zhuǎn)被重復(fù)進行。與此同時，產(chǎn)生電子，將電荷注入多孔發(fā)光層，其結(jié)果是產(chǎn)生沿表面放電。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子和紫外線沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。
此時，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或者將頻率從幾十Hz提高到幾千Hz，極化反轉(zhuǎn)時的電子放出和沿表面放電變得更劇烈，從而提高發(fā)光亮度。
另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波在介電體層10的極化反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生，因此其產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在實施方案中，在極化反轉(zhuǎn)時，相對于介電體層10的厚度，施加約0.5～1.0kV/mm的電場。之后，使用交流電源相對于發(fā)光元件1的厚度，施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，由此放出一次電子并大量產(chǎn)生二次電子，接著開始發(fā)光。另外，在極化反轉(zhuǎn)中所施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。而且，下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右也繼續(xù)發(fā)光，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。以藍(lán)色換算計，可以制造具有2～5lm/W的發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
(實施方案16)參照圖29和圖30，對本實施方案的含有電子放出體、多孔發(fā)光體以及成對電子的發(fā)光元件進行說明。本實施方案的發(fā)光元件是多孔發(fā)光體含有無機熒光體粒子，且多孔發(fā)光體被配置成與電子放出體相鄰接，以使多孔發(fā)光體被從電子放出體產(chǎn)生的電子照射，一對電極以向前述多孔發(fā)光體的至少一部分施加電場的方式配置。特別是，對如下這種發(fā)光元件進行說明電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾在前述2個電極之間的Spindt型發(fā)射體(emitter)而形成，通過在陰極電極和柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從前述Spindt型發(fā)射體放出的電子照射多孔發(fā)光體而使前述多孔發(fā)光體發(fā)光。
圖29是本實施方案的發(fā)光元件的剖視圖，1是整體厚度約為2mm的發(fā)光元件，2是厚度約為30μm的多孔發(fā)光體層，3是平均粒徑為2μm的熒光體粒子，4是熒光體粒子表面的厚度為0.5μm的絕緣層，100是底面為1μm、高度1μm的三角錐形Spindt型發(fā)射體，6是厚度為200nm的第一電極，7是厚度為200nm的第二電極，111是厚度為150nm的陽極電極，112是厚度為150nm的陰極電極，113是厚度為200nm的柵電極，116是厚度為1μm的絕緣層，117是厚度為1.1mm的基板，119是厚度為1.1mm的電子放出體。
首先，參照附圖對本實施方案的發(fā)光元件的制造方法進行說明。圖30A-F是用于說明圖29所示的發(fā)光元件的制造方法的圖，如圖30A所示，在玻璃基板117的表面蒸鍍Au，形成陰極電極112，對于形成陰極電極112，也可以蒸鍍Ag、Al或Ni以代替Au。另外，基板117除了使用玻璃以外，也可以是陶瓷。
接著，如圖30B所示，為了形成絕緣層116，通過絲網(wǎng)印刷法在陰極電極112上印刷玻璃糊，使其干燥，在580℃下燒結(jié)。另外，絕緣層116的形成除了絲網(wǎng)印刷玻璃糊以外，還可以使用稱作光刻法的工藝方法如下形成在陰極電極上通過濺射覆蓋SiO2，使用光致抗蝕材料和光掩模，UV曝光后顯影，通過蝕刻選擇性地形成SiO2的絕緣層116。
接著，如圖30C所示，濺射形成Al膜后，使用光刻法，在絕緣層116上形成由Al形成的柵電極113。另外，也可以使用Ni代替Al作為柵電極用金屬。
之后，如圖30E所示，通過2步蒸鍍法在柵電極113間的凹處形成Spindt型發(fā)射體。具體地說，將如圖30C所示的基板傾斜約20°的角度，安裝到蒸鍍裝置上，一邊旋轉(zhuǎn)前述基板一邊蒸鍍作為犧牲材料的Al2O3。由此，Al2O3如圖30D所示地被蒸鍍，以覆蓋柵電極113，形成厚度200nm的Al2O3層118，在陰極電極112上不蒸鍍。接著，作為發(fā)射體，如果垂直蒸鍍Mo，則可以以自動調(diào)準(zhǔn)的方式地進入柵電極113間的凹處的方式蒸鍍，形成三角錐狀的Mo的Spindt型發(fā)射體。之后，提離(lift off)發(fā)射柵電極113上的犧牲層和Mo，而且由于Mo發(fā)射體在蒸鍍時被氧化，所以通過在550℃的溫度下燒結(jié)，最終可以得到如圖30E所示的MoSpindt型發(fā)射體100被形成在柵電極113之間的凹處的玻璃基板。另外，除了Mo以外，Nb、Zr、Ni、鉬鋼等金屬也可以作為發(fā)射體材料使用，而且這些發(fā)射體可以按照制造上述Mo發(fā)射體的方法制造。
本實施方案中的多孔發(fā)光體2由熒光體粒子3或以熒光體粒子3為主成分的粒子構(gòu)成，在本實施方案中，熒光體粒子3表面被絕緣層4覆蓋。
為了得到所希望的發(fā)光，可以將例如平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))、Zn2SiO4:Mn2+(綠)、YBO3:Eu3+(紅)這3種無機化合物分別單獨或混合后用作熒光體粒子3。
在本實施方案中，使用前述藍(lán)色熒光體粒子3，在其表面形成由MgO形成的絕緣性無機物質(zhì)的絕緣層4。具體地，在Mg前體螯合物溶液中加入熒光體粒子3，經(jīng)過長時間攪拌，取出干燥后，在空氣中、400～600℃下進行熱處理，由此在熒光體粒子3表面形成MgO均勻的涂布層，也就是絕緣層4。將50重量％的涂布上述絕緣層4的熒光體粒子3和50重量％的膠體二氧化硅水溶液混合，形成糊料。
接著，將由無機纖維形成的陶瓷板(厚度約為1mm、Al-2O3-CaO-SiO2體系，空隙率約為45％的陶瓷纖維板)浸漬到前述糊料中，在100～150℃的溫度下干燥10～30分鐘，在陶瓷板上搭載熒光體粒子粉末。之后，在其兩面上燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到30μm，形成第一電極6和第二電極7。如圖30F所示，如此得到的陶瓷纖維板使用膠體二氧化硅、水玻璃或環(huán)氧樹脂貼附到電子放出體119上。接著，通過在多孔發(fā)光體2的上面層疊涂布了透明的陽極電極(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度15μm)111的玻璃(未圖示)，如圖29所示，可以得到下列的發(fā)光元件1，其中，在電子放出體119上形成多孔發(fā)光體2，且在規(guī)定位置配置有電極。另外，對于發(fā)光元件1的電極來說，由于作為陽極電極111使用的透明電極ITO的電阻值高，第一電極6和第二電極7作為輔助電極插入。因此，使陽極電極111和第二電極7可以共用一個電極，使柵電極113和第一電極6可以共用一個電極。
另外，為了防止從發(fā)射體發(fā)出的電子軌道有很大的偏移，可以在柵電極上絲網(wǎng)印刷Ag糊，設(shè)置聚焦電極。
接著，對本實施方案的發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。
為了驅(qū)動發(fā)光元件1，首先，在圖29的陽極電極111和陰極電極112之間、以及柵電極113和陰極電極112之間分別施加800V、80V的直流電場，從Spindt型發(fā)射體100在圖的箭頭方向放出一次電子。所施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，但是如果過小的話，電子放出不足。
在如上放出一次電子的同時，在第一電極6和第二電極7間施加交變電場。由于電荷的移動，放出的一次電子雪崩地倍增，在多孔發(fā)光體2的內(nèi)部產(chǎn)生沿表面放電。沿表面放電連鎖地繼續(xù)產(chǎn)生，在熒光體粒子周圍產(chǎn)生電荷移動，被加速的電子進一步?jīng)_撞到發(fā)光中心，激發(fā)多孔發(fā)光體2而發(fā)光。此時，還產(chǎn)生紫外線和可視光線，通過紫外線激發(fā)、發(fā)光。
另外，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或?qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
具體地，使用交流電源，相對于多孔發(fā)光體1的厚度，施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，在電荷移動的同時，產(chǎn)生沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，此時施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。以藍(lán)色換算計，可以制造具有2.0lm/W的發(fā)光效率、亮度200cd/m2、對比度500∶1的特性的發(fā)光裝置。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
本實施方案的發(fā)光元件1在結(jié)構(gòu)上近似于無機EL(ELD)的結(jié)構(gòu)，但是構(gòu)成和機理完全不同。首先，對于構(gòu)成，如前述背景技術(shù)所記載，無機EL所使用的熒光體是以ZnS:Mn2+、GaP:N等為代表的半導(dǎo)體形成的發(fā)光體，本實施方案的熒光體粒子是絕緣體或半導(dǎo)體中的任一種，但優(yōu)選為絕緣性熒光體粒子。也就是，即使使用電阻值極低的半導(dǎo)體熒光體粒子，如前所述，由于熒光體粒子被絕緣層4均勻地覆蓋，該絕緣層是絕緣性無機物，所以不會短路，通過沿表面放電而繼續(xù)發(fā)光。另外，對于熒光體層，無機EL的厚度為亞微米～幾微米，而本實施方案是幾微米到幾百微米的多孔質(zhì)體。另外，本實施方案的特征在于發(fā)光體為多孔性物質(zhì)。
用SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察多孔性物質(zhì)的形態(tài)，從觀察的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)熒光體粒子為點接觸程度的堆積。
另外，熒光體粒子現(xiàn)在使用的是等離子顯示器(PDP)中使用的紫外線發(fā)光的粉末，但是經(jīng)確認(rèn)陰極射線管(CRT)中所使用的ZnS:Ag(藍(lán))和ZnS:Cu、Au，Al(綠)、Y2O3:Eu(紅)，確認(rèn)也可以同樣發(fā)光。
本發(fā)明是以電子放出體119放出的電子為基點，雪崩式地引起沿表面放電而發(fā)光的發(fā)光元件?？梢哉J(rèn)為，如果將照射電子的新型的電子放出體和本發(fā)明的多孔發(fā)光體2組合使用，可以容易地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，在制作熒光體粒子3的糊料時，使用膠體二氧化硅水溶液，但是確認(rèn)使用有機溶劑也可以得到同樣的效果。其中相對于50重量％熒光體粒子，混煉45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素，由此制備漿料，浸漬上述陶瓷纖維板，通過熱處理而脫脂。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道使用紅色和綠色的熒光體粒子也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子也可以得到同樣的效果。另外，在本實施方案中，在第一電極6和第二電極7之間施加的是交變電場，但是也可以使用直流電場。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過沿表面放電發(fā)光的，所以幾乎不使用目前形成熒光體層時使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)倍增和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
(實施方案17)參照圖31和圖32A-G，對本實施方案的含有電子放出體、多孔發(fā)光體和一對電極的發(fā)光元件進行說明。在本實施方案的發(fā)光元件中，多孔發(fā)光體含有無機熒光體粒子，且多孔發(fā)光體被配置成與電子放出體相鄰接，以使其可以被由電子放出體產(chǎn)生的電子照射，一對電極以向前述多孔發(fā)光體的至少一部分施加電場的方式配置。特別是，對如下電子發(fā)光體進行說明電子放出體含有陰極電極、柵電極、夾在前述2個電極之間的碳納米管，通過在陰極電極和前述柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從碳納米管放出的電子照射到多孔發(fā)光體上，使前述多孔發(fā)光體發(fā)光。
圖31是本實施方案的發(fā)光元件的剖視圖，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光體，3是熒光體粒子，4是絕緣層，6是第一電極，7是第二電極，111是陽極電極，112是陰極電極，113是柵電極，116是絕緣層，117是基板和127是碳納米管。
首先，參照附圖對本實施方案的發(fā)光元件的制造方法進行說明。圖32A-G是用于說明圖31所示的發(fā)光元件的制造方法的圖，如圖32A所示，在玻璃基板117的表面蒸鍍Au，形成陰極電極112方法與前述實施方案16相同。另外，本實施方案中的基板除了使用玻璃以外，也可以使用陶瓷。接著，如圖32B所示，對于在陰極電極112上形成絕緣層116的方法以及如圖32C所示、在絕緣層116上形成Al形成的柵電極113的方法，都和前述實施方案16同樣進行。
接著，如圖32D所示，通過絲網(wǎng)印刷，相對于50重量％碳納米管，混煉45重量％α-萜品醇、5重量％乙基纖維素，將所得到的糊料落入柵電極113間的凹處。干燥后，在N2氣氛中，在400℃下進行熱處理，如圖32E所示的那樣，碳納米管在上述凹處堆積。然后，根據(jù)將粘合薄膜粘接到碳納米管表面后剝離的方法進行碳納米管的取向處理，可以形成如圖32F所示的被垂直取向的碳納米管，所述垂直取向是一種作為電子放出體的優(yōu)選狀態(tài)。
另外，通過在形成上述柵電極的基板上涂布感光性碳納米管糊料，使用光掩模曝光、顯影，也可以使碳納米管圖形化。另外，用于碳納米管的垂直取向的方法，也可以使用激光照射法。具體地，該方法是使用含有上述碳納米管的糊料，形成碳納米管膜后，照射激光，通過燒斷碳納米管膜所含有的有機樹脂，在膜表面露出碳納米管，同時使碳納米管起毛。
接著，與前述實施方案16同樣地，在由無機纖維形成的陶瓷板(厚度約為1mm、Al2O3-CaO-SiO2體系，空隙率約為45％的陶瓷纖維板)上搭載熒光體粒子粉末，在其兩面上燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到30μm，從而形成第一電極6和第二電極7。如圖32G所示，如此得到的陶瓷纖維板使用膠體二氧化硅、水玻璃或環(huán)氧樹脂貼附到電子放出體119上。接著，通過在多孔發(fā)光體2的上面層疊涂布了透明的陽極電極(銦-錫氧化物合金(ITO)，厚度15μm)111的玻璃(未圖示)，由此可以得到在電子放出體119上形成多孔發(fā)光體2，且在規(guī)定位置配置有電極的圖31所示的本實施方案的發(fā)光元件1。
接著，對本實施方案的發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。為了驅(qū)動發(fā)光元件1，首先，通過在圖31的陽極電極111和陰極電極112之間、以及柵電極113和陰極電極112之間分別施加750V、80V的直流電場，從碳納米管在圖的箭頭方向放出一次電子。
在如上放出一次電子的同時，在第一電極6和第二電極7間施加交變電場。由于電荷的移動，所放出的一次電子雪崩地倍增，在多孔發(fā)光體2的內(nèi)部產(chǎn)生沿表面放電。沿表面放電連鎖地繼續(xù)產(chǎn)生，在熒光體粒子周圍產(chǎn)生電荷移動，被加速的電子進一步?jīng)_撞到發(fā)光中心，多孔發(fā)光體2被激發(fā)，由此發(fā)光。此時，還產(chǎn)生紫外線和可視光線，通過紫外線激發(fā)、發(fā)光。
另外，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，進而將頻率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
具體地，使用交流電源，相對于多孔發(fā)光體1的厚度，通過施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，在電荷移動的同時，產(chǎn)生沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，此時施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以確認(rèn)繼續(xù)發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道使用紅色和綠色的熒光體粒子，也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子，也可以得到同樣的效果。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過沿表面放電發(fā)光的，所以幾乎不使用目前形成熒光體層時使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)倍增和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
(實施方案18)參照圖33和圖34A-C，對本實施方案的含有電子放出體、多孔發(fā)光體和一對電極的發(fā)光元件進行說明。在本實施方案的發(fā)光元件中，多孔發(fā)光體含有無機熒光體粒子，且多孔發(fā)光體被配置成與電子放出體相鄰接，以使多孔發(fā)光體可以被從電子放出體產(chǎn)生的電子照射，一對電極以向前述多孔發(fā)光體的至少一部分施加電場的方式配置。特別是，對如下發(fā)光元件進行說明其中，電子放出體是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子放出元件，在金屬氧化膜上設(shè)置微細(xì)的間隙，通過向在金屬氧化膜上預(yù)先配備的電極施加電壓，對前述間隙施加電場，使從間隙產(chǎn)生的電子照射到多孔發(fā)光體。
圖33是本發(fā)明的實施方案的發(fā)光元件的剖視圖，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光體，3是熒光體粒子，4是絕緣層，6是第一電極，7是第二電極，117是基板，130是間隙，131是PdO超微粒子膜和132是Pt電極。
首先，參照附圖對本實施方案的發(fā)光元件的制造方法進行說明。圖34A-C是用于說明圖33所示的本實施方案的發(fā)光元件的制造方法的圖。如圖34A所示，通過絲網(wǎng)印刷在陶瓷基板17的表面將Pt糊料的圖形化，從而在設(shè)置較小的間隙的狀態(tài)下、在基板上形成Pt電極132。接著，如圖34B所示，通過噴墨印刷用PdO油墨覆蓋Pt電極132，以便橋接Pt電極132，進行燒結(jié)，從而在Pt電極132上形成PdO超微粒子膜131。接著，如圖34C所示，通過進行電處理，使PdO超微粒子膜31產(chǎn)生龜裂，形成10nm左右的微細(xì)的間隙30。如此構(gòu)成本實施方案的電子放出體，該方法不使用光刻工藝，步驟也比較少，在經(jīng)濟性和顯示器的大型化方面是極為優(yōu)異的。
接著，與前述實施方案16同樣地，在由無機纖維形成的陶瓷板(厚度約為1mm、Al2O3-CaO-SiO2體系，空隙率約為45％的陶瓷纖維板)上搭載熒光體粒子粉末，在其兩面上燒結(jié)30μm厚的Ag電極糊，分別形成第一電極6和第二電極7。如圖33所示，如此得到的陶瓷纖維板使用膠體二氧化硅、水玻璃或環(huán)氧樹脂貼附到電子放出體119上。
這樣，可以得到在電子放出體119上配置多孔發(fā)光體2，且在規(guī)定位置配置有電極的圖33所示的本實施方案的發(fā)光元件1。
接著，對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。為了驅(qū)動發(fā)光元件1，首先，如果在圖33所示的2個Pt電極132間施加12～16V的直流電壓，借助10nm的狹縫，通過隧道效應(yīng)(tunnel effect)，從一個電極在圖的箭頭方向放出電子，照射多孔發(fā)光體2。
在如上放出一次電子的同時，在第一電極6和第二電極7之間施加交變電場。由于電荷的移動，所放出的一次電子雪崩地倍增，在多孔發(fā)光體2的內(nèi)部產(chǎn)生沿表面放電。沿表面放電連鎖地繼續(xù)產(chǎn)生，在熒光體粒子周圍產(chǎn)生電荷移動，被加速的電子進一步?jīng)_撞到發(fā)光中心，多孔發(fā)光體2被激發(fā)，由此發(fā)光。此時，還產(chǎn)生紫外線和可視光線，通過紫外線激發(fā)、發(fā)光。
另外，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，進而將頻率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，其結(jié)果是，提高發(fā)光亮度。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
具體地，使用交流電源，相對于多孔發(fā)光體2的厚度，通過施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，產(chǎn)生電荷移動和沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，此時施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以確認(rèn)繼續(xù)發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
另外，作為熒光體粒子，現(xiàn)在使用的是等離子顯示器(PDP)中使用的紫外線發(fā)光的粉末，但是經(jīng)確認(rèn)，陰極射線管(CRT)使用的ZnS:Ag(藍(lán))和ZnS:Cu、Au，Al(綠)、Y2O3:Eu(紅)也可以同樣發(fā)光。
另外，本發(fā)明是以電子放出體119放出的電子為基點，產(chǎn)生雪崩式地引起沿表面放電，從而引起發(fā)光的發(fā)光元件，可以認(rèn)為，如果在多孔發(fā)光體2中附加具有照射電子的新功能的裝置，則可以容易地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道使用紅色和綠色的熒光體粒子也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子也可以得到同樣的效果。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過沿表面放電發(fā)光的，所以幾乎不使用目前形成熒光體層時使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)倍增和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
另外，在本實施方案中，還可以使用如下類似的電子放出體來代替使用前述記載的電子放出體，即用2個電極夾住絕緣層，通過在兩電極上施加電場，也可以使電子放出。具體地，可以分別使用Ir-Pt-Au合金作為上部電極，使用Al作為陰極電極，使用Al2O3作為絕緣層，用2個電極夾住絕緣層，在電極之間施加電場時，從上部電極放出電子，所以通過形成使用這種電子放出體照射到多孔發(fā)光體的結(jié)構(gòu)，也可以制造發(fā)光元件。
(實施方案19)參照圖35和圖36A-D，對本實施方案的含有電子放出體、多孔發(fā)光體和一對電極的發(fā)光元件進行說明。在本實施方案的發(fā)光元件中，多孔發(fā)光體含有無機熒光體粒子，且多孔發(fā)光體被配置成與電子放出體相鄰接，以使多孔發(fā)光體可以被從電子放出體產(chǎn)生的電子照射，一對電極以向前述多孔發(fā)光體的至少一部分施加電場的方式配置。特別是，對如下發(fā)光元件進行說明，其中電子放出體含有多晶硅薄膜、硅微晶、在硅微晶表面含有形成的氧化膜的硅微晶，將通過對電子放出體施加電壓所放出的電子照射到多孔發(fā)光體，使多孔發(fā)光體發(fā)光。
圖35是本實施方案的發(fā)光元件的剖視圖，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光體，3是熒光體粒子，4是絕緣層，6是第一電極，7是第二電極，112是陰極電極，119是電子放出體，141是金屬薄膜電極，145是多晶硅和147是硅微晶。圖36A-D是用于說明圖35所示的發(fā)光元件的制造方法的圖，如圖36A所示，在玻璃基板143的表面蒸鍍Au，通過光刻法進行布圖而形成陰極電極112。接著，如圖36B所示，通過等離子CVD法形成柱狀多晶硅。
接著，如圖36C所示，將陰極電極112上的多晶硅145多孔化，形成納米硅微晶(nanosilicon)147。具體地，將基板浸漬到氫氟酸和乙醇的混合溶液中，使基板為正極，使作為對電極的Pt為負(fù)極，如果在它們之間施加電壓，則可以在陰極電極112上形成硅微晶。
接著，在洗滌基板143后，浸漬到硫酸溶液中，仍然是使基板為正極，以Pt為負(fù)極，如果施加電壓，則將多晶硅145和硅微晶的表面同時氧化。最后，如圖36D所示，濺射而設(shè)置Au合金、Ag合金等金屬薄膜電極141，通過光蝕刻進行布圖，得到電子放出體119。這樣，本實施方案的電子放出體的制造方法的步驟數(shù)較少，可以使用濕法制造，因此在經(jīng)濟性方面也是優(yōu)異的。
接著，與前述實施方案11同樣地，在由無機纖維形成的陶瓷板(厚度約為1mm、Al2O3-CaO-SiO2體系，空隙率約為45％的陶瓷纖維板)上搭載熒光體粒子粉末，在其兩面上燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到30μm，從而分別形成第一電極6和第二電極7。如圖35所示，如此得到的陶瓷纖維板使用膠體二氧化硅、水玻璃或環(huán)氧樹脂貼附到電子放出體119上。
通過上述工序，可以得到在電子放出體119上配置多孔發(fā)光體2、且在規(guī)定位置配置電極的本實施方案的圖33所示的發(fā)光元件1。
接著，對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。為了驅(qū)動發(fā)光元件1，首先，通過在圖35的金屬薄膜電極141和陰極電極112間施加15～20V的直流電場，來自陰極電極的電子將硅微晶穿透，被表面的氧化膜加速并放出到電子發(fā)光體中。
在如上放出電子的同時，在第一電極6和第二電極7間施加交變電場。由于電荷的移動所放出的一次電子雪崩地倍增，在多孔發(fā)光體2的內(nèi)部產(chǎn)生沿表面放電。沿表面放電連鎖地繼續(xù)產(chǎn)生，在熒光體粒子的周圍產(chǎn)生電荷移動，被加速的電子進一步?jīng)_撞到發(fā)光中心，多孔發(fā)光體2被激發(fā)，由此發(fā)光。此時，還產(chǎn)生紫外線和可視光線，通過紫外線激發(fā)、發(fā)光。
另外，通過將所施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，進而將頻率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使電子放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，其結(jié)果是，提高發(fā)光亮度。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，使用交流電源，相對于多孔發(fā)光體2的厚度，通過施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，產(chǎn)生電荷移動和沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，此時施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以確認(rèn)繼續(xù)發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道使用紅色和綠色的熒光體粒子也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子也可以得到同樣的效果。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過沿表面放電發(fā)光的，所以幾乎不使用目前形成熒光體層時使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)倍增和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
(實施方案20)參照圖37A-C對構(gòu)成本實施方案的發(fā)光元件一部分的電子放出體進行說明。本實施方案的電子放出體是使用晶須發(fā)射體(whiskeremitter)代替前述碳納米管。
圖37A-C是用于說明本實施方案的電子放出體的制造方法的圖，112是陰極電極，113是柵電極，116是絕緣層，117是基板，155是有機金屬絡(luò)合物氣體，157是晶須發(fā)射體。如圖37A所示，在玻璃基板117的表面蒸鍍Au，形成陰極電極112，對于在其上形成絕緣層116以及進一步在絕緣層116上形成柵電極的方法，與前述實施方案19同樣地進行。接著，如圖37B所示，通過CVD法形成晶須發(fā)射體。具體地，將Al:Zn有機金屬絡(luò)合物氣體155向陰極電極大量噴灑。此時，如果氣體量為一定量以上，則熱氧化的Al:ZnO膜在垂直方向成長。此外，如果增加原料氣體，則膜的頂端變得鋒利，并尖銳化到幾nm級。因此，Al:ZnO晶須以自動調(diào)整的方式布圖并進行垂直取向。一邊注意原料氣體的投入量，成膜溫度、成膜時間，一邊成膜，由此可以得到如圖37C所示的具有Al:ZnO晶須發(fā)射體的電子放出體。
接著，根據(jù)與前述實施方案11相同的方法，在由無機纖維形成的陶瓷板(厚度約為1mm、Al2O3-CaO-SiO2體系，空隙率約為45％的陶瓷纖維板)上搭載熒光體粒子粉末的多孔發(fā)光體，配備規(guī)定的電極，并層疊到上述電子放出體上，由此可以得到發(fā)光元件(未圖示)。
接著，對本實施方案的發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。為了驅(qū)動發(fā)光元件1，首先，在陽極電極和陰極電極之間以及柵電極和陰極電極之間分別施加850V、80V的直流電場，從晶須發(fā)射體放出電子。
在如上放出一次電子的同時，在第一電極和第二電極之間施加交變電場。由于電荷的移動，所放出的一次電子雪崩地倍增，在多孔發(fā)光體的內(nèi)部產(chǎn)生沿表面放電。沿表面放電連鎖地繼續(xù)產(chǎn)生，在熒光體粒子周圍產(chǎn)生電荷移動，被加速的電子進一步?jīng)_撞到發(fā)光中心，多孔發(fā)光體被激發(fā)，由此發(fā)光。此時，還產(chǎn)生紫外線和可視光線，通過紫外線激發(fā)、發(fā)光。
另外，通過將施加的交變電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎM而將頻率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使電子的放出和沿表面放電更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。
如果一旦開始沿表面放電，則重復(fù)如上所述的連鎖放電，不斷產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制光線所導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
具體地，使用交流電源，相對于多孔發(fā)光體的厚度，通過施加約0.5～1.0kV/mm的交變電場，產(chǎn)生電荷移動和沿表面放電，接著開始發(fā)光。另外，此時施加的電場大，則促進電子的產(chǎn)生，如果施加的電場過小，則電子的放出不充分。另外，放電時的電流值為0.1mA或以下。如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以確認(rèn)繼續(xù)發(fā)光。
在本實施方案中，雖然是在大氣中進行驅(qū)動，但是經(jīng)確認(rèn)，在氧氣、氮氣和惰性氣氛中或減壓氣體中實施也可以同樣地發(fā)光。
另外，在本實施方案中，使用的是藍(lán)色的熒光體粒子，但是已經(jīng)知道使用紅色和綠色的熒光體粒子也可以得到同樣的效果。另外，即使是藍(lán)色、紅色、綠色的混合粒子也可以得到同樣的效果。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過沿表面放電發(fā)光的，所以幾乎不使用目前形成熒光體層時使用的薄膜形成方法，也不需要真空系統(tǒng)倍增和載流子倍增層，因此結(jié)構(gòu)簡單，加工也容易。
另外，在上述電子放出體中，也可以使用碳化硅或金剛石薄膜等代替晶須發(fā)射體，在使用這些材料時，也是通過在上述陰極電極和柵電極之間施加?xùn)烹妷海纱丝梢詮倪@些材料中放出電子，并照射到多孔發(fā)光上。
(實施方案21)在本實施方案中，參照圖38～圖40對在對含有電子放出體、多孔發(fā)光體和一對電極的發(fā)光元件中，特別是為了對多孔發(fā)光體施加電場而配置的一對電極進行說明。
圖38～圖40是構(gòu)成發(fā)光元件的一部分的多孔發(fā)光體的剖視圖，2是多孔發(fā)光體，3是熒光體粒子，4是絕緣層，6是第一電極和7是第二電極。圖38所示的多孔發(fā)光體和前述的實施方案16同樣地使用藍(lán)色的熒光體粒子3，在其表面形成由MgO形成的絕緣性無機物的絕緣層4。具體地，在Mg前體螯合物溶液中加入熒光體粒子，經(jīng)過長時間的攪拌，取出干燥后，在空氣中、于400～600℃下進行熱處理，由此在熒光體粒子表面形成MgO均勻的涂布層，也就是絕緣層。將50重量％的涂布上述絕緣層4的熒光體粒子3和50重量％的膠體二氧化硅水溶液混合，形成糊料。
接著，將由無機纖維形成的陶瓷板(厚度約為1mm、Al-2O3-CaO-SiO2體系，空隙率約為45％的陶瓷纖維板)浸漬到前述糊料中，在120～150℃的溫度下干燥10～30分鐘，由此在陶瓷板上搭載熒光體粒子粉末。之后，如圖38所示，在其上面燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到30μm，從而形成第一電極6和第二電極7。如此得到的陶瓷纖維板使用膠體二氧化硅、水玻璃或環(huán)氧樹脂貼附到電子放出體上，從而得到本發(fā)明的發(fā)光元件(未圖示)。
另外，在前述實施方案1中，如圖38所示，將多孔發(fā)光體層的上面和下面相對形成第一電極6和第二電極7，但是如圖39所示，也可以在上下兩面斜對著形成。
接著，如圖40所示，在多孔發(fā)光體2中同時埋設(shè)到第一電極6和第二電極7的情形進行說明。將由MgO形成的絕緣層4覆蓋表面的熒光體粒子3和5重量％的聚乙烯醇混合造粒后，使用成形用模具，在約50MPa的壓力下，成形為片狀。接著，在氮氣氛中、450～1200℃下進行2～5小時的熱處理，制造片狀多孔發(fā)光體2。如果多孔發(fā)光體的表觀孔隙率小于10％，則沿表面放電只在發(fā)光體表面產(chǎn)生，發(fā)光效率低。因此，優(yōu)選具有表觀孔隙率為10％或以上的多孔結(jié)構(gòu)的多孔發(fā)光體。另外，可以認(rèn)為，由于發(fā)光體的氣孔也過大而使孔隙率變得過大的話，則發(fā)光效率低下，而且難以產(chǎn)生沿表面放電，所以理想的表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％。
在如上得到的片狀多孔發(fā)光體2的表面燒結(jié)Ag電極糊，使厚度達(dá)到約30μm，從而形成第一電極6和第二電極7。然后，將50重量％上述用絕緣層4涂布的熒光體粒子3和50重量％的膠體二氧化硅水溶液混合，形成糊料，將該糊料涂布到形成有電極的上述多孔發(fā)光體的表面，在120～150℃的溫度下干燥10～30分鐘。這樣，得到圖40所示的同時埋設(shè)第一電極6和第二電極7的多孔發(fā)光體。
另外，在熒光體粒子表面形成MgO絕緣層的方法可以如下進行。首先，在室溫下一邊攪拌一邊將金屬烷氧化物Mg(OC2H5)2粉末(1摩爾比)和由CH3COOH(10摩爾比)、H2O(50摩爾比)和C2H5OH(50摩爾比)形成的溶液充分混合，制造大致透明的凝膠和溶膠溶液。之后，一邊攪拌一邊在上述溶膠-凝膠法溶液中每次少量地加入平均粒徑為2～3m的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))，Zn2SiO4:Mn2+(綠)，YBO3:Eu3+(紅)等熒光體粒子(2摩爾比)進行混合。繼續(xù)進行該操作1天后，離心分離混合溶液，將粉末放入陶瓷制的大桶中，在150℃下干燥一晝夜。
接著，將干燥后的粉末在空氣中、400～600℃下煅燒2～5小時，在熒光體粒子表面形成由MgO形成的均勻的絕緣層。
通過透過性電子顯微鏡(TEM)觀察熒光體粒子的絕緣層的厚度，其結(jié)果是，厚度為0.1～2.0μm。如上所述，絕緣層的覆蓋可以通過如下任一種方法進行將熒光體粒子浸漬到金屬烷氧化物溶液中，或者如上所述使用金屬螯合物溶液進行，或者通過蒸鍍、濺射或CVD等。
另外，作為絕緣層使用的金屬氧化物，已知Y2O3、Li2O、MgO、CaO、BaO、SrO、Al2O3、SiO2、MgTiO3、CaTiO3、BaTiO3、SrTiO3、ZrO2、TiO2、B2O3等，希望使用它們中的至少1種來形成絕緣層。
特別是，在使用氣相法形成絕緣層時，希望將熒光體粒子在氮氣氛中、200～500℃下進行1～5小時左右的前處理，通常的熒光體粒子含有大量的吸附水或結(jié)晶水，如果使用這種狀態(tài)的絕緣層，亮度降低，發(fā)光光譜偏移等壽命性能產(chǎn)生影響，所以不優(yōu)選。
另外，絕緣層的厚度為0.1～2.0μm左右，可以考慮熒光體粒子的平均粒徑和沿表面放電的產(chǎn)生狀態(tài)來確定厚度，據(jù)認(rèn)為，平均粒徑為亞微米級時，必須形成非常薄的涂布層。
如果絕緣層的厚度變大，則從發(fā)光光譜偏移，亮度低下，電子屏蔽方面出發(fā)，不優(yōu)選。另外。如果絕緣層變薄，則可以推測沿表面放電的連續(xù)產(chǎn)生稍有困難。因此，熒光體粒子的平均粒徑和絕緣層的厚度關(guān)系，優(yōu)選為后者相對前者1為1/10～1/500的范圍。
另外，熒光體粒子優(yōu)選分別用金屬氧化物形成的絕緣層覆蓋，實際上，是以2，3的熒光體粒子凝聚的狀態(tài)進行覆蓋。這樣，熒光體粒子在一定程度上的凝聚的狀態(tài)下進行涂布，也幾乎不會影響發(fā)光情況。
使用如此得到的多孔發(fā)光體制造本發(fā)明的發(fā)光元件時，經(jīng)確認(rèn)，可以得到高亮度、高對比度、高識別性和高可靠性的發(fā)光元件。
另外，在制造用絕緣層4覆蓋表面的熒光體粒子3時，為了促進沿表面放電的產(chǎn)生，也可以混合絕緣性纖維18而制造多孔發(fā)光體2。作為此時所使用的絕緣性纖維18，SiO2-Al2O3-CaO體系的電絕緣性纖維等是合適的。如此得到的多孔發(fā)光體的剖面的示意圖如圖41所示。另外，也可以使用熒光體粒子3和絕緣性纖維18的混合物這樣簡單的方法來代替對由絕緣層4覆蓋的熒光體粒子3進行熱處理。圖42是由熒光體粒子3和絕緣性纖維18的混合物得到的多孔發(fā)光體的剖面的示意圖。
(實施方案22)在本實施方案中，使用附圖對本發(fā)明的組合了多孔發(fā)光體和含有Spindt型發(fā)射體的電子放出體而制造的場致發(fā)射顯示器(FED)的結(jié)構(gòu)概要進行說明。
圖43是本實施方案的場致發(fā)射顯示器的主要部分的分解透視圖，圖44是本實施方案的使用了Spindt型發(fā)射體的發(fā)光元件陣列的剖視圖。在圖43中，2是多孔發(fā)光體，119是電子放出體，170是場致發(fā)射顯示器，171是柵極線，172是陰極線，173是陽極基板，174是陰極基板。在圖44中，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光體，3是熒光體粒子，4是絕緣層，100是Spindt型發(fā)射體，111是陽極電極，112是陰極電極，113是柵電極，116是絕緣體，117是基板，175是分隔物。
如圖43所示，在本實施方案的場致發(fā)射顯示器170中，使具有多孔發(fā)光體2的陽極基板173層疊在搭載電子放出體119的陰極基板174上，以使它們相對向。在陰極基板174上形成相互正交的柵極線171和陽極線172的2層配線，在其正交點形成電子放出體119。這樣的話，在本實施方案的場致發(fā)射顯示器170中，像CRT那樣，不使電子射線偏向，在熒光面上顯示2維的圖像。
如實施方案16所說明的那樣，對于使用Spindt型發(fā)射體100的電子放出體119，其由圓錐狀的Spindt型發(fā)射體100、和以包圍該發(fā)射體的方式形成用于施加將電子引出的電壓的柵電極構(gòu)成。
在從發(fā)射體放出電子時，在柵電極中施加正電位，在發(fā)射體中施加負(fù)電位。強的電場在圓錐狀的發(fā)射體的頂端部分被集中，電子從該位置向多孔發(fā)光體2的方向放出。Mo的spindt型發(fā)射體中，在15～80V的電壓下放出電子。另外，在實際的顯示板中，每1個像素可以形成為對應(yīng)于幾個發(fā)射體形成，可以使發(fā)射體的動作情況具有很高的冗余性。由此，在這種元件中，由于使特有的電流變化也統(tǒng)計地平均化，因此可以得到穩(wěn)定的像素發(fā)光。另外，矩陣驅(qū)動可以是單純的矩陣驅(qū)動，一邊在柵極線171上施加正的掃描脈沖，一邊對發(fā)射體線172提供負(fù)的數(shù)據(jù)電壓，同時使1線顯示。通過依次切換掃描脈沖，可以顯示2維的圖像。另外，在一個個矩陣狀配置的像素中設(shè)置晶體管，通過使各像素進行ON-OFF，由此也可以有源驅(qū)動。
作為一個實例，在圖44中表示如下發(fā)光元件的剖面形成幾個spindt型發(fā)射體100，層疊多孔發(fā)光體2以使其分別對應(yīng)于發(fā)射體。此時，如圖所示，為了避免發(fā)光的干擾，希望在多孔發(fā)光體2上形成分隔物175為好。另外，本實施方案的場致發(fā)射顯示器描述的是使用spindt型發(fā)射體100的場致發(fā)射顯示器，但是并不一定限于此，只要是具有放出電子的功能，就可以和本發(fā)明的多孔發(fā)光體組合來制造場致發(fā)射顯示器。
(實施方案23)圖45A-C是本實施方案的發(fā)光元件的剖視圖，在這些圖中，1是發(fā)光元件，2是多孔發(fā)光體層，3是熒光體粒子，4是絕緣層，5是基板，6是第一電極，7是第二電極，8是透光性基板，9是氣體層，10是介電體層和11是隔壁。
圖45A的發(fā)光元件的制造方法如下所示。首先，在厚度為0.3～1.0mm的介電體10的燒結(jié)體的一個面上燒結(jié)Ag糊，使厚度達(dá)到30μm，從而形成規(guī)定形狀的第一電極6。接著，在玻璃或陶瓷制造的基板5上，粘接形成有前述第一電極的一側(cè)。介電體可以使用實施方案1中所述的任一介電體。
接著，與實施方案1同樣地，準(zhǔn)備用絕緣層4覆蓋表面的熒光體粒子3，絕緣層4由MgO等金屬氧化物形成。作為熒光體粒子3可以使用平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))，Zn2SiO4:Mn2+(綠)，YBO3:Eu3+(紅)等無機化合物。
在本實施方案中，用由MgO形成的絕緣層4覆蓋熒光體粒子3的表面，將該熒光體粒子3和5重量％的聚乙烯醇混合造粒后，使用成形用模具，在約50MPa的壓力下，成形為片狀。將如此得到的成形體在氮氣氛中、450～1200℃下進行2～5小時熱處理，制造片狀多孔發(fā)光體2。
如果多孔發(fā)光體的表觀孔隙率小于10％，則在電子沖撞到多孔發(fā)光體層時，多孔發(fā)光體層的表面發(fā)光，電子無法注入到發(fā)光層的內(nèi)部，因而在層內(nèi)幾乎沒有發(fā)光，所以發(fā)光效率低。因此，為了使放電產(chǎn)生的電子順利注入多孔發(fā)光體層的內(nèi)部，希望本實施方案的多孔發(fā)光體具有表觀孔隙率為10％或以上的多孔結(jié)構(gòu)。另外，如果多孔發(fā)光體的表面孔隙率極大，發(fā)光效率反而會降低，在多孔發(fā)光體層的內(nèi)部難以產(chǎn)生沿表面放電，所以表觀孔隙率合適的是大于等于10％且小于100％的范圍。特別優(yōu)選為大于等于50％且小于100％的范圍。
如上得到的片狀多孔發(fā)光體2使用玻璃糊貼附到介電體層10上，此時，將玻璃糊絲網(wǎng)印刷到多孔發(fā)光體層的兩端位置上，將多孔發(fā)光體層粘附到此處。之后，如果在580℃下進行熱處理，則多孔發(fā)光層在夾有氣體層的狀態(tài)下，與介電體層10粘接。
接著，通過預(yù)先形成的玻璃基板等透光性基板8覆蓋多孔發(fā)光體層，以使由ITO(銦-錫氧化物合金)形成的第二電極7位于朝向多孔發(fā)光體層的位置，由此可以得到圖45A所示的發(fā)光元件1。此時，為了在多孔發(fā)光體層2和第二電極7之間產(chǎn)生存在氣體的微小空隙，使用玻璃糊、膠體二氧化硅、水玻璃或樹脂等通過熱處理貼附透光性基板8。由此，如圖45A所示，在多孔發(fā)光體層的上下存在氣體層的狀態(tài)下，多孔發(fā)光體層的兩端部通過起到隔壁11作用的玻璃糊等粘接。
作為本實施方案的特征的存在于多孔發(fā)光體層上下兩側(cè)的氣體層，也就是夾在多孔發(fā)光體層2和介電體層10之間的氣體層、以及插夾在多孔發(fā)光體層和第二電極之間的氣體層的厚度均為20～250μm的范圍是合適的，最優(yōu)選為30～220μm的范圍。如果大于上述范圍，則必須施加高電壓產(chǎn)生放電，從經(jīng)濟性的理由出發(fā)，不優(yōu)選。另外，氣體層厚度也可以比上述范圍更薄，只要是在氣體的平均自由程或以上，實質(zhì)上就沒有問題，如果氣體層非常薄，則在發(fā)光元件的制造工序中，厚度的控制變得略微困難。
另外，本實施方案的存在多孔發(fā)光體層的上下的氣體層的厚度并不一定要相同。但是，在發(fā)光體層的上下2個位置中設(shè)置氣體層時，如圖1所示，各氣體層的厚度與只在發(fā)光體層的一側(cè)的1個位置有氣體層的情況相比，優(yōu)選設(shè)定成略窄。如果氣體層的厚度變大，則在放電時必須施加比較高的電壓，從經(jīng)濟性方面出發(fā)，不優(yōu)選。
如上所述，在本實施方案中，其特征在于在多孔發(fā)光體層的上下設(shè)置氣體層，如果在一對電極的第一電極和第二電極中施加交流電壓，則在上下的氣體層中同時放電，其結(jié)果是電子從多孔發(fā)光體層的上下放出，有效注入到發(fā)光體層中。也就是，如果將施加的交流電場緩慢變大，在氣體層上施加絕緣擊穿電壓或以上的電壓，則產(chǎn)生放電，在氣體層中，電子倍增，電子沖撞到多孔發(fā)光體，多孔發(fā)光體層的發(fā)光中心被電子激發(fā)而發(fā)光。這樣的話，氣體層作為電子供應(yīng)源而起作用，產(chǎn)生的電子從多孔發(fā)光體層上下注入，一邊在整個發(fā)光體層產(chǎn)生沿表面放電，一邊雪崩地通過層內(nèi)部。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。這樣的話，電子從多孔發(fā)光體層上下有效地注入，其結(jié)果是，與實施方案1所記載的從發(fā)光體層一側(cè)注入電子的情形相比較，在本實施方案的具有多孔結(jié)構(gòu)的發(fā)光體層，整個層沒有遺漏、且均勻有效地發(fā)光，其結(jié)果是，亮度進一步變高。
如上所述，在本實施方案中，可以制造一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有氣體層、接觸前述氣體層的多孔發(fā)光體層、用于在前述氣體層和前述多孔發(fā)光體層中施加電場的至少一對電極；特別是，在多孔發(fā)光體層的一個表面上通過氣體層，配置介電體層和用于施加電場的一對電極中的第一電極，在未配置前述多孔發(fā)光體層的前述介電體層和前述第一電極的另一面上，通過氣體層配置前述一對電極中的第二電極。
另外，在本實施方案中，如圖45B所示，不在多孔發(fā)光體層2，2和介電體層10間設(shè)置由氣體層9形成的間隙，可以在多孔發(fā)光體層2，2和電極6，7間分別設(shè)置氣體層9，9形成的間隙。
如此，在氣體層9，9和與其接觸的多孔發(fā)光體層2，2中施加來自一對電極6，7的電場，使多孔發(fā)光體層2，2發(fā)光。
在本實施方案中，在形成多孔發(fā)光體層的熱處理工序中應(yīng)當(dāng)特別注意的是，熱處理溫度和氣氛。在本實施方案中，由于使在氮氣中，在450～1200℃的溫度范圍內(nèi)進行熱處理，所以在熒光體中摻雜的稀土類原子的價數(shù)沒有變化。但是，在比該溫度范圍更高的溫度下處理時，必須注意稀土類原子的價數(shù)可能會變化以及可能會產(chǎn)生由絕緣層和熒光體形成的固溶體。如上所述，對于熱處理的氣氛，為了不會影響熒光體粒子中摻雜的稀土類金屬原子的價數(shù)，優(yōu)選為氮氣氛。
在本實施方案中，絕緣層的厚度為0.1～2.0μm左右，可以考慮熒光體粒子的平均粒徑和有效產(chǎn)生沿表面放電再決定厚度。另外，如果熒光體的平均粒徑為亞微米級，則可以比較薄地覆蓋。如果絕緣層變厚，則會產(chǎn)生發(fā)光光譜偏移，亮度降低等，所以不優(yōu)選。反之，如果絕緣層變薄，則可以推測沿表面放電稍微難以產(chǎn)生。因此，熒光體粒子的平均粒徑和絕緣層的厚度關(guān)系希望是相對于前者1，后者為1/10～1/500的范圍。
接著，對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。
如圖所示，為了驅(qū)動發(fā)光元件1，在第一電極6和第二電極7間施加交流電場。如果使施加的交流電場緩慢增大，在氣體層中施加絕緣擊穿電壓或以上的電壓，則產(chǎn)生放電，電子在氣體層中倍增，電子可以沖撞到多孔發(fā)光體層，發(fā)光體層的發(fā)光中心被電子激發(fā)而發(fā)光。這樣的話，氣體層作為電子供應(yīng)源而起作用，在本實施方案中產(chǎn)生的電子從多孔發(fā)光體層上下注入，在由多孔性物質(zhì)形成的發(fā)光體整個層中，一邊產(chǎn)生沿表面放電，一邊雪崩地通過發(fā)光體層的內(nèi)部。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。這樣的話，在本實施方案中，從多孔發(fā)光體層的上下注入電子，其結(jié)果是，與如實施方案1所記載的發(fā)光元件那樣，只從發(fā)光體層的一側(cè)注入電子的情形相比較，多孔發(fā)光體層沒有遺漏地遍布整個層中、均勻而有效地發(fā)光，亮度顯著增加。
另外，在本實施方案中，使用表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％的多孔發(fā)光體，相對于不具備多孔結(jié)構(gòu)的普通的發(fā)光體層來說，其表面發(fā)光，在層內(nèi)部幾乎沒有發(fā)光，而本實施方案中的由多孔性物質(zhì)形成的發(fā)光體層不僅在層表面而在發(fā)光體層的內(nèi)部也發(fā)光，因此發(fā)光效率極好。這樣的話，在為多孔性層時，由于其多孔結(jié)構(gòu)，放電產(chǎn)生的電子平穩(wěn)地注入層內(nèi)部，在整個層產(chǎn)生沿表面放電并發(fā)光，其結(jié)果是，可以得到高亮度的發(fā)光。
另外，對于本實施方案中使用的多孔發(fā)光體，希望其表面孔隙率為10％或以上的多孔結(jié)構(gòu)。另外，如果發(fā)光體的表觀孔隙率極大，則發(fā)光效率反而降低以及在多孔發(fā)光體層內(nèi)部難以產(chǎn)生沿表面放電等，基于這些理由，希望的表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％的范圍，特別是，最優(yōu)選為大于等于50％且小于100％。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾ǎ驅(qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使由沿表面放電所產(chǎn)生的電子放出變得更劇烈，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案的圖45A和圖45B的發(fā)光元件中，相對于多孔發(fā)光體層的厚度，分別施加約0.79～1.7、0.75～1.6kV/mm的電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后，分別施加約0.55～1.1、0.52～1.0kV/mm的交變電場，使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。如果施加的電場變大，則促進電子產(chǎn)生，如果施加的電場較小，則抑制它們的產(chǎn)生。在存在于氣體層的氣體是空氣時，至少施加約0.3kV/mm的電壓作為該絕緣擊穿電壓的電壓。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在發(fā)出三種顏色中的任一種光時，經(jīng)確認(rèn)，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。本實施方案中，是在空氣中驅(qū)動的，但是可以確認(rèn)在稀有氣體以及為加壓或減壓狀態(tài)的氣體中實施時，也可以同樣發(fā)光。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，由于其是通過厚膜法形成多孔發(fā)光體層，因此可以不使用現(xiàn)有的發(fā)光元件制造時的形成薄膜的方法，不需要真空系統(tǒng)和載流子倍增層，所以結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。另外，放電產(chǎn)生的電子可以在多孔發(fā)光體層中，從其兩面沖撞到發(fā)光層，而且由于發(fā)光體的結(jié)構(gòu)為多孔結(jié)構(gòu)，沖撞的電子可以一邊產(chǎn)生沿表面放電，一邊平穩(wěn)地注入發(fā)光體層內(nèi)部，所以可以得到非常亮的發(fā)光。相對于普通的非多孔性發(fā)光體只在其表面發(fā)光，如上所述，本實施方案的的特征為多孔發(fā)光體層由于沒有遺漏地遍布整個層而發(fā)光，所以為高亮度。另外，如果在等離子顯示器中所進行的紫外線所導(dǎo)致的熒光體發(fā)光相比較，發(fā)光效率極好。此外，可以提供在用于大型顯示器中時，耗電量比較小的發(fā)光元件。通過在多孔發(fā)光體層的兩端設(shè)置作為放電分離機構(gòu)的隔壁，由此可以容易地避免發(fā)光的干擾。
接著，圖45C除了不在圖45A-B的發(fā)光元件中設(shè)置夾在多孔發(fā)光體層2和第一電極6之間的介電體層10以外，與圖45A-B的發(fā)光元件相同。
圖45C的發(fā)光元件的制造方法如下所述。首先，在玻璃或陶瓷制的基板5的一面上燒結(jié)Ag糊，使厚度達(dá)到30μm，從而形成規(guī)定形狀的第一電極6。
接著，按照與實施方案1同樣的方式，準(zhǔn)備用MgO等金屬氧化物形成的絕緣層4覆蓋表面的熒光體粒子3。作為熒光體粒子3可以使用平均粒徑為2～3μm的BaMgAl10O17:Eu2+(藍(lán))，Zn2SiO4:Mn2+(綠)，YBO3:Eu3+(紅)等無機化合物。
在本實施方案中，按照與實施方案3同樣的方式，用由MgO形成的絕緣層4覆蓋熒光體粒子3的表面，將該熒光體粒子3和5重量％的聚乙烯醇混合造粒后，使用成形用模具，在約50MPa的壓力下，成形為片狀。接著，在氮氣氛中、450～1200℃下進行2～5小時熱處理，制造片狀多孔發(fā)光體2。
使用玻璃糊將如上得到的片狀多孔發(fā)光體2的兩端貼附在基板5的電極側(cè)。具體地，如圖45C所示，絲網(wǎng)印刷玻璃糊，粘接多孔發(fā)光體層后，在580℃下進行熱處理，則多孔發(fā)光體層2在其與第一電極之間設(shè)置有由氣體層形成的微小間隙的狀態(tài)下被粘合。多孔發(fā)光體層2和第一電極6間存在的氣體層的厚度合適的是20～250μm，特別優(yōu)選為30～220μm。如果超過上述范圍，則必須施加高電壓以產(chǎn)生放電，所以從經(jīng)濟性的理由出發(fā)，不優(yōu)選。另外，氣體層可以比上述范圍更薄，只要不超過氣體的平均自由程即可。
接著，為了使由ITO(銦-錫氧化物合金)形成的第二電極7位于朝向多孔發(fā)光體層，通過預(yù)先形成的玻璃基板等透光性基板8覆蓋多孔發(fā)光體層，則可以得到圖45C所示的發(fā)光元件1。此時，為了在多孔發(fā)光體層2和第二電極7之間產(chǎn)生由氣體層形成的微小空隙，使用膠體二氧化硅、水玻璃或樹脂等通過熱處理貼附透光性基板8。多孔發(fā)光體層2和第二電極7的間隙的厚度并不一定要和上述多孔發(fā)光體層和第一電極之間的間隙厚度相同，可以設(shè)定為大致相同的厚度。
如上所述，在本實施方案中，其特征在于在多孔發(fā)光體層的兩面上設(shè)置的第一電極和第二電極之間分別設(shè)置微小間隙，如此，在多孔發(fā)光體層和一對電極之間分別夾有由稀有氣體、空氣、氧氣、氮氣或它們的混合氣體形成的氣體層。如果在這種發(fā)光元件的一對電極上施加交流電場，則在氣體層上施加絕緣擊穿電壓或以上的電壓時，就產(chǎn)生放電，此時，在氣體層中電子被倍增，電子沖撞到多孔發(fā)光體，發(fā)光體層的發(fā)光中心被電子激發(fā)而發(fā)光。這樣的話，氣體層起到電子供應(yīng)源的作用，產(chǎn)生的電子沖撞到發(fā)光體層，注入層的內(nèi)部，一邊在整個發(fā)光體層產(chǎn)生沿表面放電，一邊雪崩地通過整個發(fā)光體層。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，雪崩式地產(chǎn)生的電子沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)，由此發(fā)光。這樣的話，在本實施方案中，電子從多孔發(fā)光體層的兩側(cè)供應(yīng)，平穩(wěn)且沒有遺漏地被注入到發(fā)光體層內(nèi)部，其結(jié)果是，如實施方案1那樣，從多孔發(fā)光體的一側(cè)注入電子的情形相比較，發(fā)光體層整層均勻有效地發(fā)光，而且發(fā)光亮度也變高。
另外，在本實施方案中，通過MgO形成的絕緣層4覆蓋熒光體粒子3表面，這是由于MgO電阻率高(109Ω·cm或以上)，可以有效產(chǎn)生沿表面放電。在絕緣層的電阻率低時，難以產(chǎn)生沿表面放電，此時可能會短路，所以不優(yōu)選?；谶@種理由，希望使用電阻率高的絕緣性金屬氧化物覆蓋。當(dāng)然，在使用的熒光體粒子本身的電阻率高時，即使不通過絕緣性金屬氧化物覆蓋，也容易產(chǎn)生沿表面放電。作為絕緣層，除了使用上述MgO以外，還可以使用選自Y2O3、Li2O、CaO、BaO、SrO、Al2O3、SiO2、ZrO2中的至少1種。這些氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能ΔGf0非常小(例如，在室溫下為-100kcal/mol或以下)，是穩(wěn)定的物質(zhì)。另外，這些絕緣層的電阻率較高，是難以還原的物質(zhì)，因此即使作為抑制電子引起的熒光體粒子的還原或劣化的保護膜，也是優(yōu)異的，其結(jié)果是，導(dǎo)致熒光體的耐久性變高，是合適的。
另外，除了上述溶膠-凝膠法法以外，還可以通過使用化學(xué)吸附法或CVD法、濺射法、蒸鍍法、激光法、剪切應(yīng)力等物理吸附法形成絕緣層。絕緣層希望是均質(zhì)、均勻，且不會剝落的，在形成絕緣層時，將熒光體粒子浸漬到醋酸、草酸、檸檬酸等弱酸溶液中，洗滌粘附到表面的雜質(zhì)是重要的。
此外，希望在形成絕緣層前，將熒光體粒子在氮氣氛中、200～500℃下，進行1～5小時左右的前處理。通常，熒光體粒子含有大量的吸附水或結(jié)晶水，如果在這種狀態(tài)下形成絕緣層會對亮度降低以及發(fā)光光譜偏移等壽命性質(zhì)產(chǎn)生不好影響。用弱酸性溶液洗滌熒光體粒子時，在洗滌后，進行充分水洗，再進行上述前處理。
接著，參照圖45C對該發(fā)光元件1的發(fā)光作用進行說明。如圖所示，為了驅(qū)動發(fā)光元件1，對第一電極6和第二電極7之間施加交流電場。此時，發(fā)光元件插入石英管中，在稍微加壓的狀態(tài)下封入Ne和Xe的混合氣體。如果緩慢增大所施加的交流電場，在氣體層中施加絕緣擊穿電壓或更高的電壓，則產(chǎn)生放電，電子在氣體層中倍增，電子沖撞到多孔發(fā)光體，多孔發(fā)光體層的發(fā)光中心被電子激發(fā)而發(fā)光。這樣的話，氣體層作為電子供應(yīng)源而起作用，所產(chǎn)生的電子從多孔發(fā)光體層的兩側(cè)注入層內(nèi)部，一邊在多孔整個發(fā)光體層中產(chǎn)生沿表面放電，一邊雪崩的通過。在施加電場的期間內(nèi)，沿表面放電繼續(xù)產(chǎn)生，此時雪崩式地產(chǎn)生的電子沖撞到熒光體的發(fā)光中心，熒光體粒子3被激發(fā)而發(fā)光。在本實施方案中，從多孔發(fā)光體層的上部和下部兩側(cè)注入電子，結(jié)果是，如實施方案1所記載的那樣，與從一側(cè)注入電子的情形相比較，多孔發(fā)光體層沒有遺漏地遍布整個層，且均勻有效地發(fā)光，亮度顯著變高。
此外，在本實施方案中，使用表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％的多孔發(fā)光體，對于不是多孔發(fā)光體的普通的熒光體層，而是在表面發(fā)光，在層內(nèi)部幾乎不發(fā)光，相對于此，在多孔發(fā)光體層中，并不限于層表面，在層內(nèi)不也發(fā)光，所以發(fā)光效率極高。這是因為在為多孔發(fā)光體層時，通過放電電子進入層內(nèi)部，其結(jié)果是，整個層產(chǎn)生沿表面放電，可以得到高亮度的發(fā)光。
另外，通過將所施加的交流電場的波形從正弦波或鋸齒波改變?yōu)榫匦尾?，或?qū)㈩l率從幾十Hz提高到幾千Hz，由此可以使由沿表面放電引起的電子放出更劇烈地產(chǎn)生，從而提高發(fā)光亮度。另外，隨著交流電場的電壓值的上升而產(chǎn)生爆炸波。爆炸波的產(chǎn)生頻率為正弦波時，在緊靠著峰的位置產(chǎn)生，在為鋸齒波或矩形波時，在峰頂產(chǎn)生，隨著爆炸波的電壓的上升，發(fā)光亮度被提高。如果一旦開始沿表面放電，也產(chǎn)生紫外線和可視光線，所以必須抑制這些光線導(dǎo)致的熒光體粒子3的劣化，優(yōu)選在開始發(fā)光后降低電壓。
在本實施方案中，相對于多孔發(fā)光體層的厚度，與實施方案2同樣地，施加約0.54～1.2kV/mm的電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.39～0.78kV/mm的交變電場，使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。在與實施方案2同樣地，和未封入稀有氣體的情形相比，即使電壓值降低到60～80％左右，也可以發(fā)光。理由是通過封入稀有氣體，形成更容易產(chǎn)生放電的氣氛，而且通過加壓可以顯著提高亮度。
另外，放電時的電流值為0.1mA或以下，且下述情況得到了確認(rèn)，如果開始發(fā)光，則即使將電壓降低為施加時的50～80％左右，也可以繼續(xù)發(fā)光，在三種顏色的熒光體粒子的任一種發(fā)光時，與實施方案2的發(fā)光元件相比，其是高亮度、高對比度、高識別性、高可靠性的發(fā)光。
附帶說一下，本實施方案的不具備介電體層的發(fā)光元件在空氣中發(fā)光時，與在加壓狀態(tài)下封入上述稀有氣體的情形相比較，在驅(qū)動時，必須施加約0.89～1.9kV/mm的比較電場，使熒光體粒子3發(fā)光，之后施加約0.62～1.3kV/mm的交變電場，由此使沿表面放電繼續(xù)進行，并使熒光體粒子3持續(xù)發(fā)光。
根據(jù)本實施方案的發(fā)光元件，其是通過厚膜法等形成多孔發(fā)光體層，不使用目前形成熒光體層的薄膜形成法，而且不需要真空容器和載流子倍增層，所以結(jié)構(gòu)簡單，制造和加工也容易。另外，特征在于以注入多孔發(fā)光體層的電子為基礎(chǔ)，沿表面放電產(chǎn)生發(fā)光，可以得到高亮度的發(fā)光，并不是像普通的熒光體那樣只在表面發(fā)光，而是遍及多孔發(fā)光體的整個層發(fā)光。另外，如果在等離子顯示器中進行的紫外線所導(dǎo)致的熒光體發(fā)光相比較，發(fā)光效率極好。此外，可以提供在用于大型顯示器中時，耗電量比較小的發(fā)光元件。通過在多孔發(fā)光體層的兩端設(shè)置作為放電分離機構(gòu)的隔壁，可以容易地避免發(fā)光的干擾。
本發(fā)明的發(fā)光元件由于是沿表面放電所產(chǎn)生發(fā)光，所以具有如下特征不使用目前形成熒光體層的薄膜形成法，而且不需要真空容器和載流子倍增層，制造容易，由此本發(fā)明的發(fā)光元件可以作為構(gòu)成大畫面顯示器的單位像素的發(fā)光體中是有用的。另外，在作為用于照明、光源等的發(fā)光體中也是有用的。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)根據(jù)PCT條約第19條修改的修改聲明1.修改說明修改后的權(quán)利要求1合并了原始的權(quán)利要求6，相應(yīng)地刪除了原始的權(quán)利要求6，并在權(quán)利要求23和25加上了原先沒有的前提句，并修訂了原文中的筆誤。其它權(quán)利要求未作修改。
2.本發(fā)明和各引用文獻的對比即使將所有引用的文獻組合，也沒有對本申請權(quán)利要求1的“所述發(fā)光元件含有具有不同介電常數(shù)的至少2種電絕緣體層，所述電絕緣體層中的之一是所述發(fā)光體層，所述2個電極中的任一個電極以與所述絕緣體層的任一相接觸的方式形成，所述熒光體為多孔發(fā)光體”有機結(jié)合給予教示。通過這些差異，可以發(fā)揮出本發(fā)明原始申請的中文說明書第10頁第2段以及說明書最后一段所記載的優(yōu)異的作用和效果。
1.(修改后)一種包含含有熒光體的發(fā)光體層和至少2個電極的發(fā)光元件，其特征在于所述發(fā)光元件含有具有不同介電常數(shù)的至少2種電絕緣體層，所述電絕緣體層中的之一是所述發(fā)光體層，所述2個電極中的任一個電極以與所述絕緣體層的任一相接觸的方式形成，所述熒光體為多孔發(fā)光體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極被形成在具有不同介電常數(shù)的電絕緣體的界面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述絕緣體層中的另一個是氣體層、鐵電體層或介電常數(shù)為100或以上的介電體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述鐵電體層或介電體層是由選自含有燒結(jié)體層、鐵電體材料或介電體材料的粒子和粘合劑的混合層、以及鐵電體材料或含有介電體材料的分子堆積薄膜中的至少1層形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述鐵電體進一步具有背面電極。
6.(刪除)7.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體含有選自空氣、氮氣和惰性氣體中的至少1種氣體。
8.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體層由連接到所述多孔發(fā)光體層表面的連續(xù)的細(xì)孔、被填充在所述細(xì)孔中的氣體、和熒光體粒子構(gòu)成。
9.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體由發(fā)光體粒子或被絕緣層覆蓋的發(fā)光體粒子形成。
10.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體的表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％。
11.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體是由選自發(fā)光體粒子和被絕緣層覆蓋的發(fā)光體粒子中的至少1種粒子、以及絕緣性纖維形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件處于加壓、常壓或減壓氣氛中，且其全部被密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光元件在至少2個電極上施加直流或交流電場而產(chǎn)生表粒子構(gòu)成沿表面放電，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述氣體層以厚度為1μm～300μm的范圍設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光體層進一步通過放電分離機構(gòu)按每個像素分割為多個部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所記載的發(fā)光元件，其中所述放電分離機構(gòu)通過隔壁形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所記載的發(fā)光元件，其中所述隔壁由無機材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所記載的發(fā)光元件，其中所述放電分離機構(gòu)通過空隙形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述氣體層通過肋條在厚度方向被分隔。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光體層至少分別發(fā)紅(R)、綠(G)、和藍(lán)(B)光。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極以夾持所述至少1個介電體層和發(fā)光體層的方式配置，通過施加交流電場，在所述發(fā)光體層產(chǎn)生沿表面放電，并使所述發(fā)光體層發(fā)光。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極是尋址電極或顯示電極。
23.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極中的1個是透明電極，其被配置在觀察面一側(cè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述氣體層被形成在選自所述發(fā)光體層和所述觀察面一側(cè)的透明電極之間、以及所述發(fā)光體層和背面電極之間中的至少之一。
25.(修改后)根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述電絕緣體層中的另一個是鐵電體層，所述發(fā)光體層為多孔發(fā)光體層，所述多孔發(fā)光體層以與所述鐵電體層相接觸的狀態(tài)配置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述電極中的至少一個配置在多孔發(fā)光體層上，以使施加到所述至少2個電極的交變電場也施加到所述多孔發(fā)光體層的一部分上。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極以夾持鐵電體層和多孔發(fā)光體層的方式形成。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極均被形成在鐵電體層上。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極均被形成在鐵電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極中的一個電極被形成在鐵電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上，另一個電極被形成在鐵電體層上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述電絕緣層中的之一是鐵電體層，所述至少2個電極包含一對電極和其它電極，所述一對電極以向所述鐵電體層的至少一部分施加電場的方式配置，所述其它電極以向其與所述一對電極的至少一個電極之間存在的所述發(fā)光體層的至少一部分施加電場的方式配置。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其是通過向所述發(fā)光體層施加大于等于規(guī)定的電場而使電荷移動，從而使所述發(fā)光體層發(fā)光。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中朝向所述發(fā)光體層進一步設(shè)置電子放出體，所述發(fā)光體層被配置成與所述電子放出體相鄰接，以使所述發(fā)光體層被從所述電子放出體產(chǎn)生的電子照射。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾持前述2個電極之間的Spindt型發(fā)射體，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷海瑢乃鯯pindt型發(fā)射體放出的電子照射到發(fā)光體層，而使該發(fā)光體層發(fā)光。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所記載的發(fā)光元件，其中所述Spindt型發(fā)射體為圓錐形狀。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所記載的發(fā)光元件，其中所述Spindt型發(fā)射體由選自鉬、鈮、鋯、鎳和鉬鋼之中的至少一種金屬構(gòu)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體含有陰極電極、柵電極和夾在前述2個電極之間的碳納米管，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷海瑢乃鎏技{米管放出的電子照射到發(fā)光體層，而使該發(fā)光體層發(fā)光。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子放出元件，在金屬氧化膜上設(shè)置間隙，通過向配備在所述金屬氧化膜上的電極施加電場，使從所述間隙產(chǎn)生的電子照射到多孔發(fā)光體，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體由用具有氧化膜的多晶硅夾持的具有氧化膜的硅微晶形成，通過在所述具有氧化膜的硅微晶上施加電壓所產(chǎn)生的電子照射到發(fā)光體層，而使該發(fā)光體層發(fā)光。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾持前述2個電極之間的晶須發(fā)射體，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從所述晶須發(fā)射體放出的電子照射到發(fā)光體層，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾持前述2個電極之間的碳化硅或金剛石薄膜，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從所述電子放出體放出的電子照射到發(fā)光體層，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
權(quán)利要求
1.一種包含含有熒光體的發(fā)光體層和至少2個電極的發(fā)光元件，其特征在于所述發(fā)光元件含有具有不同介電常數(shù)的至少2種電絕緣體層，所述電絕緣體層中的之一是所述發(fā)光體層，所述2個電極中的任一個電極以與所述絕緣體層的任一相接觸的方式形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極被形成在具有不同介電常數(shù)的電絕緣體的界面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述絕緣體層中的另一個是氣體層、鐵電體層或介電常數(shù)為100或以上的介電體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述鐵電體層或介電體層是由選自含有燒結(jié)體層、鐵電體材料或介電體材料的粒子和粘合劑的混合層、以及鐵電體材料或含有介電體材料的分子堆積薄膜中的至少1層形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述鐵電體進一步具有背面電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述熒光體是多孔發(fā)光體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體含有選自空氣、氮氣和惰性氣體中的至少1種氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體層由連接到所述多孔發(fā)光體層表面的連續(xù)的細(xì)孔、被填充在所述細(xì)孔中的氣體、和熒光體粒子構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體由發(fā)光體粒子或被絕緣層覆蓋的發(fā)光體粒子形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體的表觀孔隙率為大于等于10％且小于100％。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所記載的發(fā)光元件，其中所述多孔發(fā)光體是由選自發(fā)光體粒子和被絕緣層覆蓋的發(fā)光體粒子中的至少1種粒子、以及絕緣性纖維形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件處于加壓、常壓或減壓氣氛中，且其全部被密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光元件在至少2個電極上施加直流或交流電場而產(chǎn)生表粒子構(gòu)成沿表面放電，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述氣體層以厚度為1μm～300μm的范圍設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光體層進一步通過放電分離機構(gòu)按每個像素分割為多個部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所記載的發(fā)光元件，其中所述放電分離機構(gòu)通過隔壁形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所記載的發(fā)光元件，其中所述隔壁由無機材料形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所記載的發(fā)光元件，其中所述放電分離機構(gòu)通過空隙形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述氣體層通過肋條在厚度方向被分隔。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光體層至少分別發(fā)紅(R)、綠(G)、和藍(lán)(B)光。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極以夾持所述至少1個介電體層和發(fā)光體層的方式配置，通過施加交流電場，在所述發(fā)光體層產(chǎn)生沿表面放電，并使所述發(fā)光體層發(fā)光。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極是尋址電極或顯示電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述至少1個電極是透明電極，其被配置在觀察面一側(cè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的發(fā)光元件，其中所述氣體層被形成在選自所述發(fā)光體層和所述觀察面一側(cè)的透明電極之間、以及所述發(fā)光體層和背面電極之間中的至少之一。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光體層為多孔發(fā)光體層，所述多孔發(fā)光體層以與鐵電體層相接觸的狀態(tài)配置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述電極中的至少一個配置在多孔發(fā)光體層上，以使施加到所述至少2個電極的交變電場也施加到所述多孔發(fā)光體層的一部分上。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極以夾持鐵電體層和多孔發(fā)光體層的方式形成。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極均被形成在鐵電體層上。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極均被形成在鐵電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所記載的發(fā)光元件，其中所述至少2個電極中的一個電極被形成在鐵電體層和多孔發(fā)光體層的邊界上，另一個電極被形成在鐵電體層上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中所述電絕緣層中的之一是鐵電體層，所述至少2個電極包含一對電極和其它電極，所述一對電極以向所述鐵電體層的至少一部分施加電場的方式配置，所述其它電極以向其與所述一對電極的至少一個電極之間存在的所述發(fā)光體層的至少一部分施加電場的方式配置。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其是通過向所述發(fā)光體層施加大于等于規(guī)定的電場而使電荷移動，從而使所述發(fā)光體層發(fā)光。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的發(fā)光元件，其中朝向所述發(fā)光體層進一步設(shè)置電子放出體，所述發(fā)光體層被配置成與所述電子放出體相鄰接，以使所述發(fā)光體層被從所述電子放出體產(chǎn)生的電子照射。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾持前述2個電極之間的Spindt型發(fā)射體，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從所述Spindt型發(fā)射體放出的電子照射到發(fā)光體層，而使該發(fā)光體層發(fā)光。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所記載的發(fā)光元件，其中所述Spindt型發(fā)射體為圓錐形狀。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所記載的發(fā)光元件，其中所述Spindt型發(fā)射體由選自鉬、鈮、鋯、鎳和鉬鋼之中的至少一種金屬構(gòu)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體含有陰極電極、柵電極和夾在前述2個電極之間的碳納米管，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從所述碳納米管放出的電子照射到發(fā)光體層，而使該發(fā)光體層發(fā)光。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子放出元件，在金屬氧化膜上設(shè)置間隙，通過向配備在所述金屬氧化膜上的電極施加電場，使從所述間隙產(chǎn)生的電子照射到多孔發(fā)光體，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體由用具有氧化膜的多晶硅夾持的具有氧化膜的硅微晶形成，通過在所述具有氧化膜的硅微晶上施加電壓所產(chǎn)生的電子照射到發(fā)光體層，而使該發(fā)光體層發(fā)光。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾持前述2個電極之間的晶須發(fā)射體，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷海瑢乃鼍ы毎l(fā)射體放出的電子照射到發(fā)光體層，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所記載的發(fā)光元件，其中所述電子放出體包含陰極電極、柵電極和夾持前述2個電極之間的碳化硅或金剛石薄膜，通過在所述陰極電極和所述柵電極之間施加?xùn)烹妷?，將從所述電子放出體放出的電子照射到發(fā)光體層，從而使發(fā)光體層發(fā)光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含含有熒光體的發(fā)光體層(2)和至少2個電極(6，7)的發(fā)光元件(1)，前述發(fā)光元件(1)含有具有不同介電常數(shù)的至少2種電絕緣體層(2，9)，前述電絕緣體層(2，9)中的1個是前述發(fā)光體層(2)，前述2個電極(6，7)中的任一個電極以與前述絕緣體層的任一相接觸的方式形成。由此，可以提供能使用沿表面放電，制造成本低廉，發(fā)光效率良好，制成大畫面顯示器時的耗電量小的發(fā)光元件。
文檔編號H05B33/22GK1875665SQ20048003178
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者上野嚴(yán), 加藤純一, 西山誠司, 野田直樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社